Расчёт видео усилителя (стр. 1 из 2)

2. Расчётструктурнойсхемы.

1. Амплитудавходного ивыходноготока:

I_{вх m}= U_{вх m}/ R_ист;

I_{вх m} = 0,0015 /510^-3= 3 мкА;

I_выхm = U_выхm / R_ист;

I_выхm= 0,25 / 50= 5мА;

2. Определимобщий коэффициентусиления:

К_тобщ = I_выхm / I_вхm;

К_тобщ = 0,005 / 310^-6= 1666;

Полярностьвходного сигналадолжна соответствоватьполярностивыходного,поэтому числокаскадов видеоусилителядолжно бытьчётным.

Табл.1

N	1-2	2-3	3-4	4-5
Кр	Сотнираз	Тысячираз	Десяткитысяч раз	Сотнитысяч раз

Согласнотаблице 1 выбираемколичествокаскадов, исходяиз рассчитываемогокоэффициентаусиления, учитывая,что количествокаскадов должнобыть полным:

N= 2;

3. Проверяемвозможностьусиления двумякаскадами:

К_{т необх}= К_{т общ}/ К_{т ок};

К_{т необх}= 1666 / 50 = 33

Для согласованиясо входом предающейтрубкой нужнодобавить эмиттерныйповторитель.Обычно транзисторв промежуточномкаскаде включаютпо схеме с общимэмиттером.Полоса пропусканиякаскада с ОЭзависит отграничнойчастоты f_h21б(граничнаячастота усиленияпотоку). В каскадахприменяетсяэмиттернаявысокочастотнаякоррекция,поэтому полосапропусканиябудет такжезависеть отналичия этойкоррекции, отглубины отрицательнойобратной связии коэффициентакоррекции.Отрицательнаяобратная связьрасширяетполосу пропускания,но уменьшаеткоэффициентусиления помощности предыдущегокаскада. Прииспользованиив предварительныхкаскадах транзисторовс низкой граничнойчастотой f_h21бдля получениятребуемойполосы пропусканияприходитьсяувеличиватьчисло каскадов.

4. Исходяиз заданныхусловий, выбираемтранзистор:

КТ312Б – n-p-n.

Табл.2

h21e	25-100	к	500 пс	Uкэнас	0,18 В	Пт	50 МГц
fт	120 МГц	h21э	30	Iкдоп	30 мА	iэб0	0,1 мкА
Ск	5 пФ	rб	80 Ом	iкб0доп	0,2 мкА	Uкэм	30 В

Рк

225 мВт

Uкэм

30 В

Uбэнас

0,83 В

rб

80 Ом

Граничнаячастота транзистораравна:

f_h21б= mf_т ;

f_h21б= 1,6120 = 192 МГц,

где m длядиффузионныхтранзисторовравен 1,6.

5. Рассчитываемкоэффициентусиления потоку промежуточногокаскада:

К_тпк = (0,2h_21э)²N_общ– 1 ;

К_тпк = (0,250)²(2-1)= 100 ;

Очевидно,что требуемоеК_{т пк необх}= 100 от двух каскадовпромежуточного усиления получитьможно.

6. Произведёмраспределениедопустимыхна весь видеоусилительчастотныхискажений М_ни М_в междуего цепями:

Табл.3.

Наименованиекаскадов ицепей	Допустимыеискажения вдБ.
	НЧ	ВЧ
Выходнаяцепь ЭП	0	0
Входнаяцепь ЭП	0,5	0,7
Цепьэмиттернойстабилизации2 каскада	0,35	0,3
Входнаяцепь 2 каскада	0,7	0,75
Цепьэмиттернойстабилизации1 каскада	0,35	0,1
Входнаяцепь ВУ	0,7	0,75
Всего:	2,6	2,6

Рис. 1. Структурнаясхема видеоусилителя

3

.Расчёт эмиттерногоповторителя,работающегона кабель.

8. Находимнеобходимыйразмах эмиттерноготока:

I_э= U_вых/ R_н;

I_э= 0,25 / 50 = 0,005 А = 5 мА;

8. Максимальныйток коллектора:

i_кмах = 3I_э;

i_кмах = 35= 15 мА;

8. Необходимаяграничнаячастота усиления:

f_h21б(10…20)F_в;

f_h21б206= 120 МГц;

8. Выбираемтранзистордля оконечногокаскада: ГТ308Б

Табл.4

h21э	50-120	fT	120МГц	ikmax	50мА	CK	8пФ
rб	50 Ом	rэ	2.6 Ом	Uкэмах	12 В	Uкбмах	20 В
Pkmax	150мВт	Тп	55С

8. Определимнапряжениеисточникаколлекторногопитания 2,8 В:

Е_кi _{k max}R_н+ е_кост;

Е_к1550+ 0,7 = 1,45 В;

Принимаемстандартноезначение напряженияисточникаЕ_К=1,5В

13. Определяемсредний токколлектора:

I_cр= Е_к/ 2R_н;

I_cр= 1,5 / 100 = 0,015 А = 15 мА;

14. Максимальнаярассеиваемаямощность наколлекторе:

Р_к= I_ксрЕ_к ;

Р_к= 0,0151,5= 0,0225 Вт ;

15. Строимстатическиехарактеристикитранзистораи определяемрежим работы(см. приложение).

15. Постатическимхарактеристикамопределяемтоки коллектора:

I_кmax = 15 мА;

I_{k min} = 5 мА;

I_к0 = 10 мА;

17. По выходнымстатическимхарактеристикамопределяемтоки базы инапряженияэмиттер – база:

I_бmax = 0,3 мА;

I_бmin = 0,1 мА;

I_б0= 0,2 мА;

U_бэmax= 0,2 В;

U_бэmin= 0,12 В;

U_бэ0= 0,15 В;

15. Рассчитываемпараметрыэквивалентнойсхемы транзисторав рабочей точке:

С _к =С_{к спр}³U_{кэ опр}/ U_кэ0 ;

С _к =8³12 /0,7 = 20,6 пФ ;

r_э= 26 / I _к0;

r_э= 26 / 14 = 1,8 Ом;

18. Определяемдиффузионнуюёмкость:

С_эд = 1 / 2f_h21бr_э;

С_эд = 1 / 23,1412010⁶2,6= 5,110^-10Ф;

19. Определимвремя обратнойсвязи:

_к= r_бС_к ;

_к= 508= 400 пс;

20. Входноесопротивлениетранзисторапо схеме с общимэмиттером:

R_вхоэ = r_б+ r_э(1+ h_21э) ;

R_вхоэ = 50 +2,6(1 + 77) = 252,8 Ом;

21. Крутизнахарактеристикиэмиттерноготока:

S_э= 1 + h_21э/ r_б+ r_э(1+ h_21э) ;

S_э= 78 / 252,8 = 0,301 А/В;

22. Определяемвеличину сквознойхарактеристикиэмиттерноготока:

S_эскв = 1 + h_21э/ R_иэ+ r_б+ r_э(1+ h_21э) ;

S_эскв = 78 / 1000 + 252,8 =0,06 А/В ,

считаем ,что эквивалентноесопротивлениеисточника R_иэ= R_кпр = 1000 Ом ;

21. Определяемкоэффициентпередачи эмиттерногоповторителя:

К_эп= S_эR_н/ 1 + S_эR_н;

К_эп= 0,30150/ 1 + (0,30150)= 0,94 ;

2

3. Входное сопротивлениеЭП:

R_вхэп = R_вхоэ (1 + S_эR_н);

R_вхэп = 252,8(1 + 0,30150)= 4057,44 Ом ;

24. Рассчитываемвыходноесопротивление:

R_вых= 1 / S_эскв ;

R_вых= 1 / 0,06 = 17 Ом ;

25. Строимвходную вольт-ампернуюхарактеристикутранзистораи отмечаемрабочую точку(см приложение).

26. Рассчитываемцепь температурнойстабилизациирежима :

T_nmax= Т_{0 окр max}+ Р_расR_пс;

T_nmax= 30 + 15010^-30,225= 30,03С,

ЕслиT _nmaxT _nспр , торадиатор ненужен.

25. ПринимаемтемпературупереходовминимальнуюT_{n min} = 10С;

27. Рассчитываеммаксимальноеи минимальноезначение напряжениябаза-эмиттер:

U_бэmax = U_бэ0+ 0,0022(20 - T _nmin) ;

U_бэmax= 0,15 + 0,0022(20 - 10) = 0,172 В ;

U_бэmin = U_бэ0- 0,0022(T _{n max}- 20 ) ;

U_бэmin= 0,15 – 0,0022(30,03 - 20) = 0,13 В ;

28. Принимаемсопротивлениерезистора вцепи базы :

R_д2 = (3 – 5)R_кпр = 4000 Ом ;

29. Рассчитываемсопротивлениеделителя R_д1 :

R

_д1 = R_д2 (h_21эmin/ (1 + h_21эmin))(Е_ист- U_бэmax) – R_эст I_kmin

(R_эст+ R_д2)I _{k min}–(h_21эmin /1+h_21эmin)( I_{k0 min} R_д2-U_бэmax) R_д1

R_д1=(4000(50/51)(1,5–0,172) -50510^-3)/(4050510^-3-(50/51)19,58)=5190 Ом ;

30. Определяемэквивалентноесопротивлениеделителя :

R_д = R_д1R_д2 / R_д1 + R_д2 ;

R_д = 51904000/ 5190 +4000 = 2260 Ом ;

31. Так как R_вхэпR_д , то коллекторнаяцепь ПОК включаетсяв ОК без разделительногоконденцатораи делителя вцепи базы..

4

.РасчётПОК видео усилителя

32. Определяемнапряженияэмиттер - земляи база - земляэлектронногоприбора в точкепокоя , то естьпроверяемвозможностьполучения отпредыдущегокаскада напряженияи тока видеосигнала:

U_эз0 = I_к0R_н;

U_эз0 = 1010^-350= 0,5 В ;

U_бз0= -( U_эз0+ U_бэ0) ;

U_бз0 = - (0,5 + 0,15) = -0,65 В;

33. Размах токабазы электронногоприбора :

I_б= I_э/ 1 + h_21э;

I_б= 510^-3/ 78 = 64 мкА;

34. Размах токав цепи коллектора:

I_{к пр} = I_б(R_вхэп / R_кпр);

I_{к пр} = 6410^-6(4057 / 1000) = 0,026 мА ;

35. Определяемток покоя транзистораПОК :

I_{к0 пр} = 2I_{к пр} ;

I_{к0 пр} = 20,0026= 0,052 мА ;

36. Определяемпадение напряженияна резистореR_к:

U_Rкпр = I_{к0 пр}R_кпр ;

U_Rкпр = 0,05210^-31000= 0,052 В ;

37. Е _ист= 1,5 В, то напряжениена резистореразвязывающегофильтра :

U_Rфпр = Е_ист- U_{кз пр} + U_Rкпр;

U_Rфпр = 1,5 - -0,65+ 0,052= 0,9 В ;

38. Определяемсопротивлениерезисторафильтра :

R_фпр = U_Rфпр / I_{э0 пр} ;

R_фпр = 0,9 / 0,05210^-3= 17307 Ом ;

Принимаемстандарт ОМЛТ– 0,125 R_фпр=18 кОм ;

5

.Рассчёти построениесквозной динамической характеристики

39. Рассчитываемсквозную динамическуюхарактеристикутранзистора:

U_вых = f(Е_иэ) ;

U_вых = f(U_вх) ;

Данный расчётсведём в таблицу.

Рассчитываемтоки эмиттера:

i_э1= i_к1+ i_б1= 3 + 0,08 = 3,08 мА;

i_э2= i_к2+ i_б2= 5 + 0,1 = 5,1 мА;

i_э3= i_к3+ i_б3= 10 + 0,2 = 10,15 мА;

i_э4= i_к4+ i_б4= 13 + 0,25 = 13,17 мА;

i_э5= i_к5+ i_б5= 15 + 0,3 = 15,2 мА;

i_э6= i_к6+ i_б6= 16 + 0,35 = 16,22 мА;

Рассчитываемнапряженияэмиттер-земля:

U_эз1 = i_э1R_э= 0,0030850= 0,154 В;

U_эз2 = i_э2R_э= 0,005150= 0,256 В;

U_эз3 = i_э3R_э= 0,0101550= 0,507 В;

U_эз4= i_э4R_э= 0,0131750= 0,658 В;

U_эз5= i_э5R_э= 0,015250= 0,76 В;

U_эз6= i_э6R_э= 0,0162250= 0,81 В;

Рассчитываемвходные напряжения:

U_вх1 = U_бэ1 + U_эз1 = 0,254 В;

U_вх2 = U_бэ2 + U_эз2 = 0,376 В;

U_вх3 = U_бэ3 + U_эз3 = 0,66 В;

U_вх4 = U_бэ4 + U_эз4 = 0,83 В;

U_вх5 = U_бэ5 + U_эз5 = 1,06 В;

U_вх6 = U_бэ6 + U_эз6 = 1,03 В;

Рассчитываемнапряженияисточник-земля:

Е_из1 =U_вх1 + i_б1R_из = 0,334 В;

Е_из2 =U_вх2 + i_б2R_из = 0,476 В;

Е_из3 =U_вх3 + i_б3R_из = 0,86В;

Е_из4 =U_вх4 + i_б4R_из = 1,08 В;

Е_из5 =U_вх5 + i_б5R_из = 1,36 В;

Е_из6 =U_вх6 + i_б6R_из = 1,38 В;

Т

абл.5

Nточек	Iк, мА	iб,мА	Uкэ,В	Uбэ , В	iэ, мА	Uэз , В	Uвх , В	Е из,В
1	3	0,08	1,25	0,1	3,08	0,154	0,254	0,334
2	5	0,1	1,15	0,12	5,12	0,256	0,376	0,476
3	10	0,2	0,6	0,15	10,15	0,507	0,66	0,86
4	13	0,25	0,25	0,17	13,17	0,658	0,83	1,08
5	15	0,3	0	0,2	15,2	0,760	1,06	1,36
6	16	0,35	0	0,22	16,22	0,811	1,03	1,38

40. По сквознойдинамическойхарактеристикеопределяемкоэффициентпередачи транзистора:

К’_{ср эп}= U_{вых max}- U_{вых рт} / U_{вх max}- U_{вх рт} ;

К’_{ср эп}= 0,811 – 0,507 / 1,06 – 0,66 = 0,76

К’_срэп = U_{вых рт} - U_{вых min}/ U_{вх рт} - U_{вх min};

К’_срэп =0,507 - 0,154/ 0,66 – 0,254 = 0,869 ;

Содержание