Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги из ГПНТБ / Пустынский И.Н. Транзисторные видеоусилители

.pdf
Скачиваний:
7
Добавлен:
23.10.2023
Размер:
6.54 Mб
Скачать

1. Выбираем тип транзистора. Максимальная добротность тран­

зистора

д о л ж н а

быть

не

менее величины, найденной

по

формуле

(2.11),

т. е.

300

Мгц.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По табл. 1 приложения 2 находим, что этой добротности соот­

ветствует транзистор типа

П416, параметры которого равны Ро=50,

Гб = 100

ом,

С к

= 5

пф,

Тр=0,2

мксек

и

гэ = 25

ом

(при

/ э г « 1

ма).

2. Задаемся at = 5.

 

 

 

 

 

 

ом.

 

 

 

 

3.

Определяем

о э =

5,21, « э / = 26,05,

/?и =

781

Выбираем

бли­

жайший

номинал Яп =

810

ом.

П р и этом а э / =

27

н а/ =

5Д8.

 

4.

Находим

J ?/=3, 12

ком.

Принимаем

ближайший

номинал

Ri = 3,0

ком.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.

Определяем

Тпи =

0,408 мксек;

 

т к р =0,608

мксек;

<?=0,49;

# б б =

83,3

ом;

у./ =

0,177;

л / , =

0,5;

£ / ч

= 33,8

мкгн;

Q , =

l,6; /„„ =

=11,3 Мгц.

б)

Расчет

усилителя по

заданным

 

искажениям

 

 

 

 

 

 

 

импульса

 

 

 

 

 

Р асч ет

усилителя

можно

(Произвести

следующим

об­

разом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Выбираем тип транзистора.

 

 

 

 

М а к с и м а л ь н а я

добротность, по

которой

подбирается

транзистор,

к а к

и

в

предыдущем

расчете,

определяется

по формуле

(2.11) с'учетом того, что П «з Ки оО,35Дн .

 

2. З а д а е м с я

коэффициентом

внешней

обратной связи

а/ = 4ч - 8,

определяем

аэ, a3f,

R&

Rf, Тик, т к р , q, Ree

и щ

точно

так

же,

как

это делалось при расчете усилителя

частотным

 

методом

(п. 2—11).

 

 

 

 

 

3. По допустимому выбросу б и известному коэффи ­ циенту щ из трафиков рис. 4.4 находим необходимый па­ раметр коррекции . Бели 6 = 0, то п а р а м е т р коррекции можно найти по формуле (4.7).

4. Определяем величину корректирующей индуктив­ ности по формуле (4.8).

5. Из графиков рис. 4.5 по допустимому выбросу б и п а р а м е т р у %j находим коэффициент импульсной эффек­ тивности 0п-

6. По формуле (4.16) вычисляем действительное зна­ чение времени н а р а с т а н и я фронта импульса tBK. Оно должно быть не более заданного.

СЛ О Ж Н АЯ ИНДУКТИВНАЯ И НЕКОТОРЫЕ

ДР У Г И Е СХЕМЫ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ

КО Р Р Е К Ц И И

5.1. С Л О Ж Н А Я И Н Д У К Т И В Н А Я СХЕМА В Ы С О К О Ч А С Т О Т Н О Й К О Р Р Е К Ц И И

К а к и в ламповых усилителях, в транзисторных ви­ деоусилителях могут применяться сложные схемы кор­ рекции, одна из которых приведена на рис. 5.1.

Рис. 5.1. Усилительный каскад со сложной индуктивной схемой кор­ рекции

Эту схему целесообразно применять при работе уси­ лителя на высокоомную нагрузку со значительной пара ­ зитной емкостью, например в оконечных каскадах теле­

визионных

видеоусилителей.

 

 

 

 

 

Коэффициент частотных искажений д л я схемы рис. 5.1

равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ки_ =

 

 

1 + / Ад

 

 

 

 

КИА

і +

/ QJ>! + и Q2 )2 b2 + (/ ВД'бз +

О" a^k .

'

где

bi=l

+ q;

.

bz=n+(\—x)(q

+ tii);

bs=

(\—x)[nq +

+ ni(x+q)]\

<bi=x(lх)гіПі\

штикМ) — относительная

угловая частота;

n = La3/RBxm;

ni = Lia3/RsxNK

 

парамет ­

ры

корреащии;

q=x^hms.

коэффициент

относительной

инерционности;

 

 

 

 

 

 

 

т.» = # н к

(1 +

р0 ) + аэ Сн ],л;=СК (1 +

р0 )/[СК (1 +

р 0 ) + С н Я н а э ] .

 

В случае q = 0

(безынерционный

транзистор)

в ы р а ж е ­

ние

(5.1) точно

совпадает с

формулой д л я

коэффициента

частотных искажений при ісложной схеме коррекции в

ламповом усилителе

[33], если учесть, что

RoC0=XmJo-3,

С і = С к ( 1 + : р о ) М > , С 2

Ск.

 

М о д у ль коэффициента частотных искажений

(5.1) за­

пишется -в виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 +

Q\rfi

 

 

 

 

 

1 + £ 2 | ( Ь\—26,)+й^(

Ь\ -

 

2 6 ^ 3 + 2b4 )+Q^(

fc2_

+

Q 8

& | "

И з условия

n 2

= b^2

 

-найдем соотношение

 

между

параметрами коррекции

/г и

п ь при котором

частотная

характеристика

получается

 

-близкой к оптимальной:

 

П і = [(1 +<?)2 — 2(7(1 *)—/г2 —2/г]/2(1 —

 

 

 

Аналогичное

выражение,

-связывающее

параметры

коррекции п и «ь когда

-выполняется условие

Ь\2Ьфз

+

+ 2Ьд = 0, п о д д а е т с я весьма

громоздким. Поэтому

при­

водить его не имеет особого

смысла.

 

 

 

 

 

По сравнению с простой параллельной схемой кор­

рекции сложная схема позволяет увеличить

граничную

частоту обычно н е более чем н а 20%.

 

 

 

 

 

5.2. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ

К О Р Р Е К Ц И Я С

П О М О Щ Ь Ю

 

И Н Д У К Т И В Н О С Т И ВО В Х О Д Н О Й Ц Е П И К А С К А Д А

 

Усилительный

каскад

с

корректирующей

индуктив­

ностью во входной цепи изображен на рис. 5.2, а его

эквивалентная

схема д л я высших частот — на рис. 5.3,

где Rri=RA\Rh

uT=urRri/Rr.

Рис. 5.2.

Усилительный каскад

Рис. 5.3.

Эквивалентная

схема

с корректирующей индуктивно-

каскада с

корректирующей

индук-

стыо

во входной цепи

тивностыо

во входной цепи для

 

 

 

высших частот

 

Р а с с м а т р и в а е м ую схему целесообразно применять совместно с низкочастотной схемой коррекции І?С-филь- тром в цепи базы.

Коэффициент частотных искажений схемы рис . 5.3 равен

 

 

Kg

 

 

 

l+jQn2

 

 

 

 

( 5 2 )

 

 

К„о

1 + І Q (\

+ n2k/a3)

+ (jQ)*п2Х

'

 

 

 

где Й = £отк р/Оэ — относительная угловая частота;

 

 

« 2 = a 3 L 2 / / ? 2 T K p

п а р а м е т р

.коррекции;

 

 

 

 

aa=

1 - f - r 0 (l

+Ро)/('ЛбЧ-^б) (1

— к о э ф ф и ц и е н т

внут­

ренней

обратной

связи

в

каскаде

на средних

частотах;

Ки о=ЯвЯкЫЯг(&б

+ r<j) (ll + Ai)a 0 коэффициент

уси­

ления каскада по напряжению на средних частотах;

 

А,=-{Rri + r^RzKRe

+ re) (Rri+Rz)

[при

р а б о т е

усили­

теля от

генератора

тока, когда / ? г і ^ ' " б и Rri^Rz

 

имеем

X=RoJ(R2+r6)].

 

 

 

 

 

при условиях, что Rn+Re

+

В ы р а ж е н и е

(5.2)

получено

- f - / ' o < | Z K |

и

I - sC^o -— 1)т к & < |

(7?1+^ 2 ) . Эти

условия

обыч­

но выполняются.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П а р а м е т р коррекции,

обеспечивающий

оптимальную

частотную характеристику, р а в е н

 

 

 

 

 

При

П2=п

граничная

частота

усилительного

каска ­

да составляет

івк =

а3С2ь/2т;KQ%,

 

 

 

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

— эффективность

схемы коррекции. К а к следует и з

(5.3),

<Зч-ИЗч макс =1,72, КОГДа П2ч->«2чмин = 0,414

и А->-1.

 

 

Если L 2 = 0 ,

а

Ягт^оо,

то

граничная частота

каскада

равна

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U =

Яз/2лтк р ,

 

 

 

 

 

а в случае

L 2 = 0

и Rz-^-oa

имеем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

я Э оо/2ят к р

 

 

 

 

 

 

 

Ки0п

=

ВДн

Ро/Яг (Rn+гб)

(1 4- th) а Э с о ,

 

 

 

где а Э о о

=

а э

 

=

1 +

г,(1 +

ро)/(Кг і + 'б) О +

 

 

 

 

П ри

работе усилителя от генератора

тока

( # г > г е

и

Rr~>Ri)

подключение

корректирующей

индуктивности

L 2

последовательно с Rz

увеличивает граничную

частоту

каскада

в Q<i(l-Кб/&>) раз .

 

 

5.3.В Ы С О К О Ч А С Т О Т Н А Я К О Р Р Е К Ц И Я С П О М О Щ Ь Ю

ИН Д У К Т И В Н О С Т И В Ц Е П И Б А З Ы

Эквивалентная охема усилительного каскада для высших частот с корректирующей индуктивностью в це­ пи базы приведена на рис. 5.4.

Рлс. 5.4. Эквивалентная схема кас­ када с корректирующей индуктив­ ностью в цепи базы для высших частот

Коэффициент

частотных

искажений

равен

 

 

 

 

Ки_

=

 

 

 

 

!

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КИ0

 

1 +

; Q ( 1 + / )

+

(/Й)Ча9

'

 

где

Q = coTKp/a3

— относительная

 

угловая

частота; / =

= І/(і?б + ' ' б ) т к р — п а р а м е т р

коррекции;

Кио=роЯн/(Яб +

+ Гб)

+

 

к о э ф ф и ц и е н т

усиления

 

схемы по напря­

жению д л я средних

частот.

 

 

 

 

 

 

 

 

П а р а м е т р

-коррекции

1Ч,

обеспечивающий

оптималь­

ную _ ч а с т о т н у ю

 

характеристику,

равен

 

/ ч = аэ 1

—Уаээ2).

 

Отсюда

находим

оптимальное

значение

корректирующей

индуктивности

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь

= / ч тк „ ( ^ б + гй) —

 

 

 

 

 

=

т кр №

+ 'б) 1а, - 1

-

/

а э ( а э

-

2)

] .

Граничная

частота

усилителя

при

/ = / ч

 

получается

равной

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/ в к =

 

Яэ/2ятк | 3

 

 

 

 

 

 

Таким

образом,

выигрыш

в

п л о щ а д и усиления при

1—1ч

по сравнению со случаем

Ы = 0 составляет

Фактически

выигрыш

возможен

( Q 4 > 1 )

лиш ь

при

а э > 2 , 4 1 ,

т. е. в случае / ч <0,414 .

 

 

 

 

 

И з в ы р а ж е н и я (5.4)

видно,

что

предельная

эффек ­

тивность

высокочастотной коррекции

с помощью

индук­

тивности

в

цепи

б а з ы

составляет (Зч=<2чмакс= 1,41

при

дэ -»-оо, т. е. при

-»-0.

 

 

 

 

 

 

Из - за

сравнительно

низкой

эффективности

рассмат­

риваемая схема коррекции не находит широкого при­ менения.

5.4. ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ К О Р Р Е К Ц И Я С П О М О Щ Ь Ю Я С - З В Е Н А В Ц Е П И Б А З Ы

Эквивалентная схема усилительного каскада с кор ­ ректирующим звеном Rb-Сб в цепи базы д л я высших час­ тот приведена н а рис . 5.5.

Рис. 5.5. Эквивалентная схема кас­ када с корректирующим звеном RC в цепи базы для высших час­ тот

 

Коэффициент частотных

искажений

ісхемьі

равен

 

 

 

 

 

 

1

+ / Q sa31

 

 

 

 

 

 

 

Кт

l + / Q [ l + s ( a 3 1

- l + x ' ) ]

+

(/Q)2x'sa3 i '

 

где

Q = tt>TKp/a3i

— относительная угловая

частота;

 

 

5 = і?бСб/тк | 5

— п а р а м е т р

коррекции;

 

 

 

 

 

 

а э 1 = 1 + М 1 + - р 0 ) / ( Я г + ^ б

+ г б ) 0 +

* І ) ~

 

коэффициент

внутренней

обратной

связи

в к а с к а д е

н а

 

средних

час ­

тотах;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Kuo=$oRn/ (Rr+Re

+ re) (l + ki)a3i

— коэффициент

уси­

ления каскада

по н а п р я ж е н и ю « а средних

частотах;

 

 

И / = С в + . Я г ) / ( / ? г + | / ? б +

Гб) .

 

 

 

 

 

 

 

П а р а м е т р коррекции

s-ч, обеспечивающий

оптималь­

ную частотную

характеристику, равен

 

 

 

 

 

S4

= а э 1 — 1 +

а3 г + I — к- )

/ ( 2 а

8 1

- 1 + х ' ) . ( 5 . 5 )

 

 

 

 

 

В ы р а ж е н ие

(5.5) с

достаточной для

практики

точ-

ностыо

аппроксимируется

следующей формулой:

s 4 « ;

« 1 / ^ / 1 — ( к ' ) 2 -

Таким

 

образом,

величина

оптимальной

емкости

корректирующего

звена

в цепи б а з ы получается

равной

Сбч=5ч тв р//?б-

Граничная

частота

усилителя

при

s = s4 составляет

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/вк

=

a 3 i Q 4 / 2 n T K p K ' ,

 

 

где

 

 

 

 

 

 

 

 

— эффективность схемы коррекции.

 

 

 

 

 

 

 

 

В н е к о р р е л и р о в а н н о м

каскаде

траннчиая

частота

/ в = а э /2пг к р ,

где

аэ

=

1 +

гэ

(1 +

р„)/(Яг

+ ''б) (1 +

 

 

Следовательно,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

п .

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

Л.

н

 

Яг

 

 

д «

 

 

 

|Q,.

 

 

 

 

 

 

 

+ г б + г Э ( 1 + р0 )

 

 

 

 

 

 

т. е. чем

больше

сопротивление в

корректирующем

звене

RC, тем

больше

выигрыш в полосе пропускания .

Однако

при этом значительно уменьшается 'коэффициент

 

усиле­

ния каскада по

напряжению

д л я средних

частот.

 

 

 

Анализ в ы р а ж е н и я

(5.6)

показывает,

что,

поскольку

5 Ч « 1/ У

1 — (и') 2 ,

максимальный

выигрыш

 

в

площади

усиления

равен

<2ч = <3чмакс=1,1-

Он

имеет

место

в

слу­

чае ^ 6 = 0,414(Rr+гъ)

и

а э

~ 1 . Однако

в

практических

схемах желательно

иметь

^ б > 0 , 4 1 4 ( ^ г + ' ' б ) ,

так к а к

при

^ о ^ 0 , 4 1 4 ( - R r + r o )

граничная

частота

усилителя

 

увели­

чивается

незначительно.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Р а с с м а т р и в а е м у ю

схему

можно

т а к ж е

использовать

при наличии противошумовой коррекции.

В

этом

слу­

чае п а р а м е т р коррекции,

при

котором

частотная

 

харак­

теристика получается

близкой

к оптимальной,

запишется

в виде [34]

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S « - a * ~

1 ээ+-

 

-1-І

 

 

 

;

 

 

/ ( 2 а э + х — 1 ) .

'

• 1 - к ' Г

 

 

1 - х '

 

 

 

 

 

 

 

где 5вх = т в х / т в р ;

Твх — постоянная

времени входной

цепи

камерного усилителя при

отключенном

транзисторе.

 

56

Бели в цепях эмиттеров схем

рис. 5.1—5.5 имеются

резисторы Ro,

обеспечивающие

внешнюю

противосвязь

в широком диапазоне частот, то

все расчетные

соотно­

шения, начиная с (5.1), можно

считать

справедливыми,

если

а о э - С Р о

(достаточно иметь

а о э ^ 0 , 3 р о ) ,

при

замене

в них

гэ

•на.Яо + Гэ, т. е. ая

— на а03,

а э о о — н а

а0э«> и а э 1

на а0

э і,

где

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

- 1

і

(Ro + r,)

(1

+

Ро) .

 

 

 

 

 

°Э

 

 

(R6 + гб)

(1

+

кг)

'

 

 

 

 

 

_ i

,

4Ro +

r3) (1+ Р о)

 

 

 

 

 

" т т О О

L ~Т~

 

 

+ h)

 

 

 

 

 

 

 

 

(Лп +

/-б)

 

 

 

 

аоэ1

=

і +

_ _

+ гэ) ([_+ Ро)_

 

 

5.5. С Л О Ж Н А Я

Э М И Т Т Е Р Н А Я

СХЕМА

К О Р Р Е К Ц И И

П р и н ц и п и а л ь н ая схема усилительного каскада со сложной эмиттерной .коррекцией приведена на рис. 5.6,

Рис. 5.6.

Усилительный

каскад

Рис. 5.7.

Эквивалентная схема

кас­

со

сложной эмиттерной

схемой

када со

сложной

эмиттерной

кор­

 

 

коррекции

 

 

рекцией

для высших частот

а

его

эквивалентная

 

схема

д л я

высших

частот — на

рис. 5.7, где U'T=UrRolRr;

Re=-RARi\\Ri\

Кн=ДкІІЯн •

 

Коэффициент частотных искажений схемы

рис. 5.7 при

О О Э ^ Й Э и С ц = 0

равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К„

 

 

 

 

 

1 +

/ Q ш +

(J

 

mnL

 

 

 

 

 

K i : u

I -I- / Q (1 +

,;,„) +

(/ Q)a„, (1 +

L

) +

{/ Q)*nmL (1

+

Л!П )

'

г де

й = м т , . р / а и а

— о т н о с и т е л ь н а я

у г л о в а я

частота; m =

= Со7?о0о а к р

 

п а р а м е т р

 

емкостной

коррекции;

nL

=

= La09/RorKQ

п а р а м е т р

'Индуктивной

'коррекции;

тп

=

= Ск (/?.1 + '/?г +

''б)Я 0 а/т к р .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приравняв

в

 

коэффициенты при Я 2 , получим па-

 

 

 

 

 

Кио I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ра'метр емкостной к о р р е щ и и ,

пр и .котором

получается

частотная

характеристика,

 

близкая

к

оптимальной:

 

 

 

 

 

 

- 1 + , / 1 + ( 1 + т п ) 2

 

 

 

 

 

Он оказывается равным параметру коррекции в прос­

той эмиттерной схеме коррекции.

 

 

 

 

 

 

 

 

Приравняв в

 

к» ' , кроме

того, и коэффициенты при

й 4 ,

получим

соотношение

 

м е ж д у

п а р а м е т р а м и

коррек­

ции

тч и nL,

при котором

обеспечивается оптимальная

частотная

характеристика:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п и

= 0,5/пч /[(1

а)*—тч].

 

 

 

 

 

Максимальная

эффективность

сложной

эмиттерной

схемы коррекция

составляет

Q 4

макс = 1,873.

Она

имеет

место при тп—0,

 

когда

т ч

= 0,414

и

nL4=0,347.

 

 

 

Таким

образом, с л о ж н а я

эмиттерная

схема

коррек­

ции

о б л а д а е т

большей

эффективностью,

чем

простая.

К тому ж е она облегчает

получение монотонной

частот­

ной

характеристики в

многокаскадном

усилителе

благо­

д а р я дополнительному

корректирующему

элементу.

 

Если необходимо учесть слияние паразитной

емкости

нагрузки Си, то, как и пр и «простой» эмиттерной

коррек­

ции, в нервом приближении

можно полагать, что

 

 

 

"in = [Ск (Я„ + #о + гб) + CHR„] о 0 з / т к й .

К О Р Р Е К Ц ИЯ ВЫСОКОЧАСТОТНЫХ ИСКАЖЕНИЙ В УСИЛИТЕЛЬНОМ КАСКАДЕ С ОБЩИМ КОЛЛЕКТОРОМ

• 6.1. К О Р Р Е К Ц И Я В Ы С О К О Ч А С Т О Т Н Ы Х И С К А Ж Е Н И И С П О М О Щ Ь Ю Е М К О С Т И В Ц Е П И Н А Г Р У З К И

(ЕМКОСТНАЯ СХЕМ А К О Р Р Е К Ц И И )

Э к в и в а л е н т н ая схема каскада

с О К д л я высших

час­

тот приведена н а рис. 1.7.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент

частотных искажений

равен

 

 

 

ки

 

 

 

 

 

 

 

1

+

і ш

т т

 

 

 

 

 

 

 

Кио

і +

 

/са —

 

( т э р +

тэ „аэ )- +

(/ ш)«

^

1

 

 

Т т

J

 

 

 

а33

 

 

 

 

 

 

 

 

аээ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(6 . 1)

где Кг1о = Яэ{1 +$о)/(Яб

+ Гб)сію — коэффициент

передачи

напряжения

на средних частотах;

 

 

 

 

 

 

 

 

й

э

ч = =

1

+

Э +Дэ)(1 +

Ро)

/ 1

+

й

± З Л

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Яб

+

гб

 

\

 

 

rK

J

 

 

— коэффициент

общей

обратной

связи н а средних часто­

тах, обусловленной

сопротивлениями

г э и Ro-

 

 

 

Т ЗР

 

 

+

 

 

 

+

) + С к ('. + «») О + Р . )

 

— эквивалентная

постоянная

времени

схемы;

 

 

 

 

 

 

А З

=

1 +

М 1 + ( Ш 1

+

гя

+ Ц в \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Re +

 

re

\

 

 

 

I

 

 

 

— коэффициент

 

внутренней

обратной

связи

н а

средних

частотах

в каскаде

с ОК, обусловленной

сопротивлением

г-.ь Ra=R'3

\\Rn-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Модуль

 

коэффициента

 

частотных

искажений

пр и

штт<С1 и з

(6 . 1) получается

 

р а в н ы м

 

 

 

 

 

 

Кио

У 1 + 0»[(1 4- ma)*-2mtqi] + Q'ml q\

Соседние файлы в папке книги из ГПНТБ