Материал: Аналоговые электронные устройства

Можно попытаться разделить поровну спад плоской вершины импульса, равный , между всеми емкостями, создающими искажения на нижних частотах. В целях унификации всех элементов, а также обеспечения низкочастотной коррекции в схеме (будет показано далее) установим номиналы всех разделительных емкостей равными:

.

Для удобства дальнейших обозначений определимся с нумерацией каскадов. Входной каскад будет первым и так далее. В результате, по формуле (5.1), находим:

;

;

(рассмотрен наиболее неблагоприятный случай, когда движок потенциометра находится в нижнем положении, причем остаточным сопротивлением пренебрегаем),

;

;

.

Величина спада, создаваемая разделительными емкостями:

.

Положим, что на спад также нужен запас порядка , то есть суммарный спад не должен превышать . Это означает, что на одну блокировочную емкость допускается спад  от общего. преобразуем формулу (5.2) в расчетную для емкости  и определим необходимое значение:

;

;

.

С учетом выбранных номиналов посчитаем создаваемый спад:

;

;

.

Результирующий спад:

%

По заданию требуется обеспечить в схеме низкочастотную коррекцию. Для этого необходимо выполнение условия:

Подъем плоской вершины импульса за счет фильтрующей ячейки [7]:

Поскольку в схеме две фильтрующих цепи, разделим результирующий спад между ними. Допустим, на входной каскад отпустим 6%, а на промежуточный 1%.

Для входного каскада значение будет равно:

;

Для промежуточного каскада:

.

В результате получаем:

6. Расчет запаса устойчивости усилителя

Устойчивость является важной характеристикой качества разработанного устройства, поэтому при проектировании аналоговых устройств необходимо определение запаса устойчивости от самовозбуждения, которое может возникать из-за положительной обратной связи, в том числе и паразитной. Вообще, паразитные воздействия на схему усилителя очень трудно поддаются расчёту ввиду их непредсказуемости и зависимости от конкретных окружающих факторов. Однако есть некоторые паразитные обратные связи, которые существуют в большинстве усилителей и не зависят от окружающих факторов, а лишь от номиналов элементов электрической схемы, например обратная связь по цепи питания усилителя.

Смысл самовозбуждения в том, что выходной сигнал, усиленный по отношению к входному, поступает на вход усилителя через внутреннее сопротивление источника питания. Рассматривая конкретную схему нельзя забывать о полярности входного и выходного напряжения. Усилитель, имеющий четное число усилительных каскадов, обеспечивает совпадение фаз сигнала, поступающего на вход, и сигнала, снимаемого с выхода схемы. При наличии двух каскадов усиления необходимо рассматривать последний, то есть выходной каскад (чтобы выполнялось условие баланса фаз). Однако, самовозбуждение произойдет лишь при выполнении сразу двух условий, вторым из которых является условие баланса амплитуд.

Внутреннее сопротивление источника питания зависит от его типа. Наиболее высокое сопротивление имеют простые источники питания, на внутренних сопротивлениях которых выделяется самое большое напряжение паразитной обратной связи. Рассмотрим наиболее критический режим с точки зрения самовозбуждения и убедимся в невозможности такого самовозбуждения, то есть:

.

Для недопущения самовозбуждения необходимо, чтобы петлевое усиление .

Полагая, что неравномерность АЧХ усилителя возрастает приблизительно в глубину обратной связи раз и, ограничившись неравномерностью АЧХ порядка 0,5 дБ (1,06 раза), получаем допустимое петлевое усиление любой петли паразитной ОС [1].

Произведем расчет устойчивости по методике предложенной в [1].

, 

где  - итоговый коэффициент усиления;

 - коэффициент передачи коллектор VT4 - шина питания;

 - коэффициент передачи первого фильтра в области нижних частот;

 - коэффициент передачи второго фильтра в области нижних частот;

 - коэффициент передачи фильтр база VT1.

;   

;      

;       

;

 .

Полученное значение  меньше 0,06, а это значит усилитель устойчив и обладает большим запасом по устойчивости, т.е. можно использовать источник питания низкого качества с большим внутренним сопротивлением.

7. Заключение

Спроектированный в процессе выполнения курсовой работы усилитель предназначен для усиления одиночных прямоугольных импульсов и должен быть использован в измерительном оборудовании.

Схема удовлетворительно работает при заданных условиях эксплуатации  и обеспечивает следующие характеристики:

выходное напряжение 6 В отрицательной полярности;

- коэффициент усиления ;

- время установления выходного сигнала  ;

- результирующий спад выходного сигнала 0%;

- регулировка усиления ;

- входное сопротивление ;

- входная емкость .

Полученные результаты с некоторым запасом соответствует требованиям технического задания. Произведен расчет устойчивости усилителя, который показал, что самовозбуждение исключено.

Список использованных источников

1 Красько А.С. Проектирование аналоговых электронных устройств. - Томск: ТУСУР, 2000. - 29 с.: ил.

. Красько А.С. Схемотехника аналоговых устройств. Учебное пособие. - Томск: Изд. «В-Спектр», 2006 - 180 с.

Транзисторы для аппаратуры широкого применения. Справочник/Под ред. Б.Л. Перельмана. - М.: Радио и связь, 1981, - 540с.

Варшавер Б.А. Расчет и проектирование импульсных усилителей. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, доп. - М.: Высшая школа, 1975, 288 с.: ил.

Цикин Г.С Усилительные устройства. Изд. 4-е, перераб. - Изд. Связь, 1971, 367 с.: ил.

Шарыгина Л.И Схемотехника аналоговых электронных устройств. Учебно-методическое пособие для студентов заочного обучения Томск ТУСУР, 2012. - 86с.

Варшавер Б.А. Расчет и проектирование импульсных усилителей. Учеб. пособие для вузов. Изд. 2-е, доп. - М.: Высшая школа, 1975, 288 с.: ил.

Приложение А

(обязательное)

Переходная характеристика

Для построения переходной характеристики ИУ используем выражение [1]:

,

где;

 - число каскадов.

Рисунок A.1 - Переходная характеристика

Приложение Б

(справочное)

Справочные данные на транзистор КТ607А-4

Общие сведения. Кремниевый планарно-эпитаксиальный n-p-n транзистор предназначен для применения в выходных каскадах УПЧ телевизоров и в других устройствах.

Корпус металлический, герметичный, с гибкими выводами. Масса транзистора не более 0.4г.

Таблица Б.1 - Электрические параметры.

Максимально допустимые параметры. Гарантируются при температуре окружающей среды .

- постоянный ток коллектора, мА………………......……….150

- постоянное напряжение коллектор-база, В………..................40

- постоянное напряжение база-эмиттер, В………………………4

- постоянное напряжение коллектор-эмиттер, В……..................35

- постоянная рассеиваемая мощность коллектора при , мВт …………………………………………………….…1500

- температура перехода, …………………...……………….150

- тепловое сопротивление переход - окружающая среда, .73

Допустимая температура окружающей среды, …….….….

Справочные данные на транзистор КТ339А.

Таблица Б.2 - Электрические параметры.