Добавил:

ivanov666 Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Башкирский Государственный Аграрный Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

книги из ГПНТБ / Пустынский И.Н. Транзисторные видеоусилители

.pdf

Скачиваний:

Добавлен:

23.10.2023

Размер:

6.54 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 1815 16 17 18 > Следующая >>>

Д л я	транзисторов П416,			ГТ308, ГТ310 и ГТ313 значе
ния f F m m	л е ж а т в пределах			от сотен килогерц до		единиц
мегагерц.					Д/ = / в — fn эффективное
Учитывая, что в полосе частот					Д/ = / в — fn эффективное
напряжени е		шума	равно
			ш вых S"
				к	/ Б ^ / ш получим
а т а к ж е	тот	факт,	что чаще	всего	/ Б ^ / ш получим	выра

жение д л я отношения сигнала/шум на выходе видеоуси лителя

и ш вых 2

ї'с

А 1п (/•,//„) +

в / в +

(1/2)

Cfu

(1/3)

Z?/3 + (1/5) £

ИЛИ

(9.11)

где

г ш в

— значение

шумового

тока,

приведенного

ко

входу

усилителя.

Д л я

визуальных телевизионных систем отношение сиг

нал/шум

может

быть

найдено

по формуле (9.11), если

ней

превышение

сигнала

над

фоном

іс

заменить

разма

хом

сигнала іС р,

коэффициент

сц,— коэффициентом

а с = 1

+ (г'п/г'ср).

М а к с и м а л ь н а я

чувствительность

видеоусилителя

обес

печивается при

оптимальном

токе

эмиттера / Э о п т ,

кото

рый может быть найден из уравнения

опт

Ь1э опт

—

. 2 с

(9.12)

где

а — 2

л ; 1 п А

2 <7э л / в (1

« о ) 1 ;

/н

(4/гГ)2

/ в ( 1 — «о)

+ЇІ

я 2

С%

<7эл

ReR*

2 (А ТУ

4 л2 k Т C f

Решение уравнения вида (9.12) может быть осуществ

лено одним из известных

способов.

	Поскольку чаще всего а / \| о п т			— Ь / Э о п т > 2	с,	значение
/ э о п т с достаточной дл я практики				точностью можно опре
делить по формуле
		А> опт —КЬ/С
или
		2<?эл/в —		1 — а„
				-+
h	опт = 2 Я fB ф т	Сх				(9.13)
		Л ; і п ^ + 2 0 М ( 1 - а 0 ) / в
	Обычно можно пользоваться			упрощенной		формулой
		1 э опт — 2 j t f D	? T C s ] / p 0 / 3			(9.13а)
	В ы р а ж е н и е	(9.12) и соответственно. (9.13)				справедли
во	при условии,	что г э = ф т / / а	и что емкость эмиттера С 0 и
коэффициент передачи тока			эмиттера осо не		зависят		от
тока эмиттера. Допущение,			что С э = const, м о ж н о считать
вполне приемлемым, поскольку				величина 1Э		обычно	не

превышает сотен микроампер, когда емкость эмиттера в

основном определяется емкостью			эмиттерного перехода,
практически	не зависящей	от тока	эмиттера. М о ж н о	счи
тать т а к ж е	приемлемым	допущение, что a 0 =const ,		т а к

как у современных транзисторов коэффициент an остает-

'авл

Рис. 9.8. Зависимость приведенного ко входу усилителя шумового тока от тока эмиттера

І41

ся	практически	постоянным в	д и а п а з о н е токов эмиттера
от	10 мка до 1	ма.
	Н а рис. 9.8	д а н а расчетная	зависимость приведенного

ко входу шумового тока от тока эмиттера при использо вании в первом каскаде транзистора ГТ313Б с парамет

рами / к 0 =

1 мка,

С э = 1 0

пф, лб = 20 ом,

а 0 = 0 , 9 9 ,

Ск=2

пф,

Л і ; = Ю - 1 0 - - ° а 2 ,

л ; = 1 0 - 1 0 - " а

при С б

пф,

f H = 5 0 гц,

схф/ф=0,5

мка,

і?б=Юг > ом,

# „ = 1 0 3

ом

( — ) ,

£!п->-со

(

) и

R5=

10* ом,

Ru —103

ом (

) .

Применение

м а л о ш у м я щ е й

л а м п ы

типа

6СЗП

( г ш =

= 125

ом,

С В х = 1 3

пф)

нувистора 6С51Н

( г ш = 2 5 0

ом,

С в х = 8

пф)

при

f B = 1 0 7

гц, Я б = 1 0 0

ком

С = 20

пф+

+ С В Х

позволяет

получить

приведенный

ко

входу

шумо

вой ток, определяемый

по формуле [75]

соответственно	равный 5 4 - Ю - 1 0			и 65 -10 — 1 0			а, т. е.		практи
чески такой ж е , как и в случае использования									транзис
тора ГТ313Б, когда г ш в х = 5 7 -			1 0 - 1 0 а		(рис.		9.8).
И з сравнения формул		(9.11) и			(9.14) с учетом (9.10)
м о ж н о сделать заключение, что эквивалентное									шумовое
сопротивление	транзистора,		о т р а ж а ю щ е е				высокочастот
ные шумы в схеме с ОЭ, равно				г ш п т ~		г б - j -	0 . 5 / " э С \| / с б .
9.3. Ш У М О В Ы Е С В О Й С Т В А В И Д Е О У С И Л И Т Е Л Я
П Р И В Х О Д Н О М К А С К А Д Е С О К И О Б
П р и н ц и п и а л ь н а я схема		входного				к а с к а д а		с	О К	д л я
высоких частот	приведена	на		рис.		9.9,а. Н а		рис.		9.9,6
и з о б р а ж е н а его	эквивалентная			схема		с учетом			источни
ков шумов.
Воспользовавшись той		ж е		методикой			и теми		ж е	до

пущениями, что и д л я схемы с ОЭ, и учитывая кроме то

го, что д л я	схемы с	О К
diim вх пт н =		dtitf	+ di%\a	(гб +	Z 6 ) — Z 3 \| 2	+
+ dl26K\ra	+ Z6f +	(dil	+ dl2ma)	Z ,	( l + r 6 + Z e	)	+
	+ (r6 + Z 6 ) ( 1 - а )
получим следующее		в ы р а ж е н и е		д л я	спектральной		плот-

142

мости шума:
F0Kif);=	КїоЦ[j	+ B +	Сгї +	Dxf* + Ef),		(9.15)
где
С1 = 4 я ? С § г 2 Л э ( 1				+ А
D1 = 4n*hkTClr6		+ 2q3. Clrll3(l-a0)(l-
+	Л<.0 Сб ''б +	h г\ СІ +	4 Л Г - Ї - Г І С І
Поскольку	о б ы ч н о / э	' ' э С 1 > \| / э ( 1	— <Хо)(1		— ) +	/ к 0 Сеті,
					г6
получим	Di^D.
Таким образом, спектральная плотность шума, а сле
довательно,	и отношение сигнал/шум			на	выходе видео-
		Рис. 9.9. Входной каскад с				О К ( я ) и
		его эквивалентная схема для высших
		частот с		учетом	шумов	(б):

СС/з

усилителя при входном каскаде, выполненном по схеме с

ОК, получаются	практически такими ж е , к а к	и в схеме с
ОЭ. Если говорить строго, то величина Fox(f)		несколько
меньше, чем F(f),	т а к к а к C i < C и Di<.D.
Оптимальный	ток эмиттера в схеме с О К тот		ж е ,	что
и в схеме с ОЭ, и может быть найден по формуле			(9.13).
Принципиальная схема входного к а с к а д а		с О Б		д л я
высоких частот приведена на рис. 9.10,а. Н а		рис. 9.10,6

и з о б р а ж е н а

его

эквивалентная

схема

учетом

источни

ков шумов .

Д л я схемы с

О Б

dum

вх пт н — dur(j

1 _

+ ZQ |2

ctZ„

d& \гб

Z 6 | 2

+dil -

- |гб +

Z 6

+ Z 3 | 2

df-.2

Z 3

l + - 3 L ) + (r 6

+ Z 6 ) ( l - a ) !

^ 2

(/•e +

Z , ) ( l

- ^ - ) +

r 6 ( l - a )

- р

СИ mil

Рис.

9.10.

Входной каскад с ОБ

(а)

и его эквивалентная схема для выс

ших

частот

учетом

шумов

(и)

1шн

П о с т у п ая как и ранее, получим следующее										в ы р а ж е н и е
д л я спектральной			плотности			шума :
	^об(!) =	K l o R l ^		+	B2	+	Cf +	D2p + Я,'/*)			> (9-16)
где
В 2 =	4 £ Г - і -	( l	+	+	2 ?э л		[оф і ф	+ /з (1 -		ао)	+ / « . ] ;
£ 2	= 4 * 2 ( 4 £ Г С б > б \| 1 — - ^ У +
							Г 2 .	2	С:
		.1	+	+		4 А Г - Ьб		/ б	С:
		.1	+	+		4 А Г - Ьб		/ б

						/ э	( 1 - « о ) +
	г	, т ' к о —			+ / э г 1 ( С э	+ С б ) 2 \| ~
~ 16 я 2 ^ Г С б г б (1 — ^ ] +					—
+ 4 ( i + t ) - 2					г 2
+ 4 ( i + t ) - 2			г 6	с б		+	- ^
				_ \| _ 0,5г э ( 1		+	- ^
£ 2 = 2 л 4	UkTr6r2a С к ( С б			+ С э ) 2 +
- ! - - ^ - ( С „ С б		+ С э С к + С э ; С б ) 2			+
+ 2q3J3C26/6rl(CK		+	C3)^ .
Отношение	сигнал/шум		получается равным

Вплоть		до частот / в = 0 , 2 / т					можно		пользоваться фор
мулой
Анализ		в ы р а ж е н и й		(9.9),			(9.15)		и (9.16) показывает,
что вследствие влияния				тепловых				шумов нагрузки схема
с О Б по шумовым характеристикам									значительно		уступа
ет схемам с О Э и ОК, поэтому применять										ее во	входном
к а с к а д е нецелесообразно					[54].
Учет	влияния		шумов		второго			к а с к а д а		на	шумовые
свойства	к а с к а д а		показывает,				что	наибольшу ю			чувстви
тельность		усилитель имеет				в	случае		включения		входных
каскадов		по схеме О Э — О Э				и	наименьшую — по схеме
О Э — О Б .		Из - за	громоздкости				формулы,			учитывающие

6 - Ю

145

ш у мы второго каскада, приводить нецелесообразно. К тому ж е шумы второго каскада уменьшают чувствитель ность усилителя обычно не более чем на 10—15%.

9.4. РАСЧЕТ Ш У М О В Ы Х Х А Р А К Т Е Р И С Т И К В И Д Е О У С И Л И Т Е Л Е Й

Рассчитаем отношение сигнал/шум на выходе видео

усилителя, поскольку эта	характеристика ч а щ е всего
представляет наибольший	интерес. П о л а г а е м , что усили

тель имеет простую противошумовую коррекцию, источ

ником сигнала является видикон, а

входной к а с к а д вы

полнен по схеме О Э или ОК .

являются: ic

Известными величинами

обычно

— ток

входного

сигнала,

і'ф

— ток фона, t'n

— ток пучка, Rs —

активная с о с т а в л я ю щ а я

эквивалентного

сопротивления

источника

сигнала, Сц — о б щ а я

паразитная емкость ис

точника

сигнала

(состоящая

из выходной

емкости

види-

кона Свых и монтажной емкости

С м ) , Rn

— сопротивле

ние нагрузки первого

каскада

(при отключенном

вто

р о м ) , і/ш /в — н и ж н я я и верхняя

граничные частоты

уси

лителя,

тип транзистора,

на котором

выполнен

входной

каскад,

и его п а р а м е т р ы :

1к0, гб,

а 0 , С ю С э , Л к и

А'э.

З а д а ч а

сводится

к определению

оптимального

тока

эмиттера 1Э опт и отношения

сигнал/шум

Расчет

можно

выполнить

в следующем

порядке:

1. Определяем

суммарную

емкость Сг = С Э + С К + С б .

Н а х о д и м потенциал

(fi =

kT/qa^.

Вычисляем

оптимальный

ток эмиттера по формуле

(9.13а).

Определяем

сопротивление

эмиттера: г э = фт//э опт.

5.Определяем КОЭффИЦИеНТ СХф» І-И'пЛ'ф-

6.Н а х о д и м коэффициенты В и D по соотношениям

(9.10)

с учетом

ТОГО, ЧТО / э = /эопт-

Вычисляем

коэффициент:

А=АК+А'Э

/Э О пт-

8. П о формуле

(9.11)

находим отношение л|и-

Пример 8. Определить

опт и г|)л при і с

= 0 , 1

мка, іф = 0,1

мка,

t'n=0,5

мка,

# 6 = 5 0

ком,

С е = 2 0 пф,

i £ u = 3

ком,

f B = 5 0

гц,

= 6 Мгц, если входной каскад

выполнен на транзисторе

ГТ308В

параметрами:

/ к о = 5

мка,

го =

100 ом,

ао = Ро/ (1 + PoJ =0,994,

С к

= 5 пф, С э =

20 пф,

Ак =

0,355 - '10 - 2 °а 2

и Аэ=5,85-Ю-'7

а.

Расчет.

1. Вычисляем

С а

= 4 5

пф, ф т = 2 6

мв, / З О п т = 0 , 3

ма,

га

—

=86, 7

ом, <хф = 6,

5 = 2 , 7 3 - 1 0 - " а 2 сек, D = 8 , 6 5 - Ю - 3 8 о 2

сек3,

= ' 2 , 1 1 - Ю - 2 0

а\

2. Н а х о д и м 1|>л =28,8.

Следует иметь в виду, что при расчетах должны использоваться параметры, соответствующие заданной температуре.

ОП Р Е Д Е Л Е Н И Е ОПТИМАЛЬНОЙ ПОЛОСЫ ЧАСТОТ

ВИ Д Е О У С И Л И Т Е Л Я

В зависимости от конкретного назначения		устройства,
в котором используется видеоусилитель,	к	его	полосе
частот предъявляются различные требования .
Мы ограничимся рассмотрением, пожалуй, наиболее
распространенных случаев, когда на выходе		усилителя
д о л ж н о быть определено с минимальной	погрешностью,
обусловленной 'шумами, временное п о л о ж е н и е			ф р о т т а
видеоимпульса или д о л ж н о быть получено	максимальное
отношение сигнал/шум .

В связи с этим под оптимальной полосой частот ви деоусилителя в первом случае будем подразумевать по

лосу частот, при которой получается		м и н и м а л ь н а я	дис
персия	случайной ошибки измерения	временного	поло
ж е н и я	фронта видеоимпульса, а во	втором случае —

полосу частот, при которой получается максимальное от ношение сигнал/шум .

Вопросы выбора оптимальной полосы частот видео усилителя по критерию минимума дисперсии ошибки из мерения временного положения видеоимпульса в радио локационных системах и системах импульсной радиосвя зи рассмотрены в ряде работ (76—81]. Вопросам опреде


ления оптимальной полосы	частот		видеоусилителя		по
критерию максимума отношения		сигнал/шум т а к ж е			по
священ ряд работ (77, 82, 83]. Обычно предполагается,					что
шум, поступающий вместе	с сигналом на вход приемно
го устройства, является белым. В			случае	применения
транзисторных видеоусилителей		при	определении опти
мальной полосы частот следует		учитывать		неравномер

ность спектральной плотности мощности шума, обуслов

ленной влиянием	низкочастотных шумов	транзистора
входного каскада,	а т а к ж е противошумовой	коррекцией.

Рассмотрению этих вопросов при стационарном шуме и

посвящена д а н н а я	глава .
6*	147

10.1. П Р Е Д Е Л Ь Н О М И Н И М А Л Ь Н А Я Д И С П Е Р С И Я	О Ш И Б К И
И З М Е Р Е Н И Я В Р Е М Е Н Н О Г О . П О Л О Ж Е Н И Я	Ф Р О Н Т А

ВИ Д Е О И М П У Л Ь С А

Ди с п е р с ия ошибки измерения временного положения фронта видеоимпульса в случае значительного превыше ния сигнала на д шумом равна [77]

of = crs/| « ; t

ia .

( ю л )

где

а2 — дисперсия

шума

на

уровне

порога;

и\ —

d u \

— крутизна

А,

= — I

фронта

видеоимпульса

мо

мент t=h

пересечения порога.

Предельно минимальная дисперсия ошибки измерения

временного положения фронта

равна

°?пр

, =

4 я /

j V

^ d c o ,

(10.2)

где

5(со)

— спектр

входного

видеоимпульса,

F(u>)

—

спектральная

плотность

шума,

приведенного

ко

входу

усилителя.

Величина

'сг'2

м н н

принята

в два раза

больше

вели

чины предельно минимальной дисперсии ошибки измере ния временного положения видеоимпульса, приведенной в работе [84], в связи с тем, что при определении времен ного положения одного из фронтов используется не более половины энергии видеоимпульса, в то время ка к при измерении временного положения видеоимпульса может быть использована вся его энергия.

Из теории оптимальных фильтров следует, что для обеспечения предельно минимальной дисперсии ошибки (10.2) модуль коэффициента передачи видеоусилителя

должен определяться	выражением
\К\ =QCU\|5*(CO)!/^(CO),
где Q — коэффициент	пропорциональности;	5* (со) —
комплексно-сопряженный спектр видеоимпульса.
Поскольку видеоусилитель с такой частотной		характе

ристикой сконструировать простыми средствами доволь но затруднительно, представляет интерес определить оп тимальную полосу частот видеоусилителя при различных

формах	частотной характеристики, обеспечиваемых про
стыми	средствами, и оценить, насколько в этих

148

с лу ч аях дисперсии оши бок оказываются близки ми к предельно мини мальной. Степень этого приближения удобно ха рактеризовать коэффици ентом

ч =	^ п р м 1 > ? ,			(Ю.З)
который			о т р а ж а е т	каче
ство		к в а з и о п т н м а л ы ю п Рис. 10.				Трапецеидальный	видео
фильтрации .						импульс
Будем			считать,	что	с

генератора			сигнала	(на
пример,		видикона)		на	вход транзисторного видеоусили
теля	поступает трапецеидальный					видеоимпульс	(рис.

10.1), модуль спектральной плотности которого имеет вид

	\Si (ш)\| = -Ц*-		sin ^	sin (1 +	К) ^	,	(Ю.4)
	со2	tH	2			2
где / м	— амплитуда видеоимпульса; tn				—	длительность
фронта	видеоимпульса;		kr=TB/tu;	Тв — длительность			вер
шины	видеоимпульса.
Спектральна я плотность шума (по н а п р я ж е н и ю ) ,							при
веденного ко входу		транзисторного			видеоусилителя с

простой противошумовой коррекцией, на основании вы

водов предыдущей главы			получается		равной
	1			М и		(10.5)

где Ап. = 2лЩА\	ВЦ =	ВR%		D n	DJR\|/4 IT3 .
Подставив (10.4) и		(10.5)		в (10.2),		а зате м в (10.3),
и учитывая, что	\|5(со) \| =		\|Sf((o) \| \|Ze\|,			получим
						(10.6
г Д е	Чб —		° f б пр мин/			(10.7)
	t б пр мин =			But„/2Ul		(10.8)

— предельно минимальна я дисперсия ошибки при белом

шуме ( Л и = Л ц = 0);	иы =	1ыЯб;
- п ,) х	[2 я С 0 +	л: + (3/4 лг ) Сц х 3
о
		I4P

<<< < Предыдущая 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1415 / 1815 16 17 18 > Следующая >>>

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ

#
21.10.20239.64 Mб19Пулькин, С. П. Вычислительная математика пособие для учащихся 9-10 классов по факультативному курсу.pdf
#
29.10.20235.18 Mб24Пульцин Н.М. Титан и его применение в авиации.pdf
#
22.10.202311.92 Mб4Пунагин, В. Н. Бетон и бетонные работы в условиях сухого жаркого климата.pdf
#
29.10.20235.77 Mб8Пуришев И.Б. Архитектурные памятники Горицкого монастыря в Переславле-Залесском.pdf
#
27.10.202323 Mб47Пустовойтенко И.П. Предупреждение и ликвидация аварий в бурении.pdf
#
23.10.20236.54 Mб7Пустынский И.Н. Транзисторные видеоусилители.pdf
#
29.10.20237.17 Mб7Путешествие по космосу от А до Я [ответы на вопр. читателей].pdf
#
30.10.202356.87 Mб7Путешествия за камнем академик А. Е. Ферсман Академия наук СССР. 1960- 54 Мб.pdf
#
19.10.20236.17 Mб11Пути улучшения качества сталей и сплавов..pdf
#
24.10.202311.74 Mб14Пух В.П. Прочность и разрушение стекла.pdf
#
19.10.20232.43 Mб8Пучеров, Н. Н. Покоренная радиация.pdf