Моделювання відеопідсилювача (стр. 2 из 3)

Наш підсилювач буде підсилювати сигнал однієї полярності тому виведемо його робочу точку в клас В, в цього класу КПД приблизно дорівнює 75%.

Коефіцієнт підсилення всього підсилювача дорівнює 135. На першому каскаді великого підсилення ми не отримаємо, бо там великий вхідний опір, на другому каскаді ми введемо термостабілізацію, яка зменшить коефіцієнт підсилення, а на третьому можна зробити максимальне підсилення. Тому коефіцієнти підсилення ми розподілимо наступним чином: вхідний каскад

, проміжний каскад , вихідний каскад

Мал. №2. Схема вихідного каскада.

Мал. №3. Вихідні характеристики транзистора.

Мал. №4. Вхідні характеристики транзистора.

По вхідним и вихідним характеристикам транзистора визначаємо:

В нашого підсилювача навантаженням є конденсатор, тому щоб зменшити час заднього фронта імпульсу підключимо паралельно резистор, підібравши його опір так щоб забезпечити потрібний коефіцієнт підсилення і зменшити час встановлення імпульсу.

У транзистора 2N4400

, щоб транзистор нормально працював потрібно, щоб струм =70% максимального, тому:

Резистори будемо вибирати із номінального ряду Е96:

Розрахуємо значення ємностей перехідних конденсаторів , величина ємностей конденсаторів розраховується із умови, що при збільшені ємнісного опору на 50% на нижній граничній частоті напруга на виході повинна становити приблизно 90% вхідної. Виходячи з цього значення ємностей конденсаторів розраховуються за формулою:

Після обчислень отримав такі значення R9, R10 і R11:

Розрахунок проміжного каскада

У проміжний каскад ми введемо термостабілізацію по струму і напрузі, використаємо схему із спільним емітером. Схеми каскаду із загальним емітером дуже чутлива до змін температури, оскільки положення точки спокою на прямій навантаження визначається параметрами транзистора, які залежать від температури. До колекторного переходу ; коефіцієнт посилення по струму ; напруга на переході емітер - база.

Зміна вказаних параметрів транзистора в діапазоні температури викликає зсув робочої точки спокою на прямій навантаження, що може привести до лінійних спотворень або навіть відсічення вихідного сигналу підсилювача. Тому при роботі транзисторних підсилювачів в широкому діапазоні температур необхідно прийняти заходи по забезпеченню стабільності точки спокою. Найширше використовується негативний зворотний зв'язок по постійному току або напрузі.

На мал. 5 приведена схема з ОЕ, в якій стабільність робочої точкі забезпечується за допомогою резистора

, що створює негативний зворотний зв'язок по струму.

Для виключення зворотного зв'язку по змінному струму резистор

шунтують конденсатором С1. Резистори R5 і R8 забезпечують заданий потенціал на базі транзистора при виборі положення робочої точки спокою. Резистор R6 забезпечує від’ємний зворотній зв'язок по напрузі.

Термостабілізацію ми будемо робити тільки на другому каскаді, тому що на першому коефіцієнт підсилення малий і мало впливає на роботу схеми. На останньому каскаді ми не можемо зробити термостабілізацію, бо зменшиться коефіцієнт підсилення, а зменшення коефіцієнта підсилення на другому каскаді ми компенсуємо на третьому.

Вибір режиму транзистора

По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:

Мал. №5. Схема проміжного каскада, виконана по схемі зі спільним емітером.

Обрахунок термостабілізації:

Виберемо напругу емітера

, струм дільника

і напругу живлення

;

Потім розрахуємо

.

Напруга емітера

вибирається рівною порядку

. Виберемо

.

Струм дільника

выбираєтся рівним

,

де - базовий струм транзистора.

Напруга живлення розраховується по формулі:

Розрахунок величин резисторів проводиться по наступних формулах:

Резистор R6 виберемо таким самим як і R8=100 Ом, щоб падіння напруги на них було однаковим і не зменшити коефіцієнт підсилення.

Резистори будемо вибирати із номінального ряду Е96:

Розрахуємо значення ємності перехідного конденсатора , величина ємностей конденсаторів розраховується із умови, що при збільшені ємнісного опору на 50% на нижній граничній частоті напруга на виході повинна становити приблизно 90% вхідної. Виходячи з цього значення ємностей конденсаторів розраховуються за формулою:

Розрахунок вхідного каскада

Опір джерела сигналу 0.5 КОм, тому великого підсилення зробити ми не зможемо і термостабілізацію уводити ми не будемо, щоб не зменшити коефіцієнт підсилення. Схему включення ми виберемо із спільним емітером, така схема є підсилювачем потужності і вихідний опір буде меншим за вхідний.

Вибір режиму транзистора

По входным и выходным характеристикам транзистора определяем:

Мал. №6. Cхема вхідного каскада.