РАСЧЕТ И ПРОЕКТИРОВАНИЕ УСИЛИТЕЛЬНЫХ УСТРОЙСТВ

Методические указания

по курсовому проектированию

Редактор Т.В. Веденеева

Технический редактор В.Н. Спирочкина

Корректор Н.А. Вьялкова

УДК 62I.375 (075)

Р 24

Излагаются вопросы расчета и проектирования транзисторных видеоусилителей. Приведены обоснование для выбора блок-схемы и общий порядок проектирования. Дана методика расчета цепей питания и термостабилизации, каскадов оконечного и предвари­тельного усиления, цепей высокочастотной и низкочастотной кор­рекций, регуляторов усиления, линейных и нелинейных искажений.

Указания подготовлены на кафедре "Радиотехника" и предназ­начены для студентов специальности 23.01, изучающих курс "Усилительные устройства".

Ил. 20, биолиогр. 5 назв.

Составители: В.И.Чернецов, А.А.Глыбовская.

Рецензент А.И.Агафонов, канд. техн. наук

I. Эскизньй расчет

В задачи эскизного расчета усилителей входят выбор схем и определение числа каскадов, выбор активных элементов для промежуточных каскадов, составление структурной схемы уси­лителя и исходных данных для расчета отдельных каскадов.

Типовая структурная схема многокаскадного видеоусилителя представлена на рис. I.

Промежуточные

Каскады

Рис. I.

Выбор схем входной цепи (ВЦ) и оконечного каскада (OК) определяется параметрами источника сигнала и выходными дан­ными соответственно. В зависимости от величины внутреннего сопротивления источника сигнала R₁ схему ВЦ следует выби­рать согласно рекомендациям:

1. при R₁ < 3 кОм - схема с общим эмиттером (0Э), общим истоком (ОИ) и эмиттерной коррекцией (ЭК);

2. при R₁ = (З..10) кОм - схема с 0Э.

Применение каскада с общей базой (ОБ) (общим затвором – 0З) нежелательно. Малое входное сопротивление каскада с ОБ (0З) не позволяет получить большое усиление в предшествующем каскаде. Исключение составляют усилители с граничной частотой f_B > (10...15) МГц. В таких усилителях желательно использовать каскады с ОБ (0З). В этой схеме меньше сказывается влияние паразитной обратной связи. Поэтому она обеспечивает устойчивое усиление в более широком диапазоне частот, нежели схема с 0Э (0З);

3) при R₁ > 10 кОм - схема с общим коллектором. Эмиттерный повторитель (ЭП) (истоковый повторитель - ИП) отличается большим входным сопротивлением и малой входной емкостью при малом входном сопротивлении. Эти свойства позволяют исполь­зовать ЭП (ИП) в качестве развязывающего каскада между усилительным каскадом и низкоомной или высокоомной нагрузкой. Полезно использование ЭП перед каскадом с эмиттерной высоко­частотной коррекцией. В этом случае резкое изменение с час­тотой входной емкости и сопротивления каскада с коррекцией не будет влиять на частотную характеристику предшествующего каскада.

Оконечный каскад усилителя обычно выполняется по схеме 0З с эмиттерной коррекцией или без нее, а также по схеме ОК. Схему 0Э рекомендуется применять при значениях R₂ ⋝ 300 Ом. При выполнении оконечного каскада по схеме 0К его коэффициент усиления принимается равным 0,7...0,9. Такого же порядка ока­зывается коэффициент усиления ВЦ по схеме ОК.

При интегральном исполнении схемы рекомендуется исполь­зование дифференциальных усилительных каскадов (ДУ).

Для широкополосного усиления обычно используют резисторные каскады, так как они имеют наилучшую частотную и переход­ную характеристики. В широкополосных каскадах используют до­полнительные цепи, называемые корректирующими цепями. Желательно ограничиваться применением простой (параллельной) схемы высокочастотной (ВЧ) коррекции, так как сложные схемы коррек­ции очень критичны к разбросу параметров схемы. Следует иметь в виду, что схема простой коррекции эффективна лишь при рабо­те на высокоомную нагрузку.

Выбор активных элементов зависит от требований, которые предъявляются к усилителю.

Полевые транзисторы уступают биполярным по крутизне харак­теристики, но превосходят по входным параметрам. Таким обра­зом, полевые транзисторы целесообразно использовать при высокоомных источниках сигналов и нагрузках 10 кОм и выше, но не следует выбирать их для оконечных каскадов.

Лампы значительно уступают транзисторам по надежности, экономичности и габаритам.

С учетом исходных данных и приведенных данных выбирается электрическая схема усилителя, которая корректируется в про­цессе электрического расчета.