Выбор и расчет структурной схемы усилителя.

Простейшая структурная схема импульсного усилителя выглядит так (Рисунок 1):

Рисунок 1. Структурная схема усилителя.

Входной каскад включает в себя источник сигнала и каскад предварительного усиления. Промежуточный каскад обеспечивает усиление сигнала до величины, необходимой для подачи на вход выходного каскада. Выходной каскад предназначен для отдачи в нагрузку необходимой мощности сигнала. Разделительные емкости между каскадами необходимы для исключения влияния каскадов друг на друга на постоянном токе.

Определим необходимый коэффициент усиления всего усилителя (без учета входной цепи), который определится как необходимое выходное напряжение по отношению к входному:

Формула 1. Коэффициент усиления.

В нашем случае

Однако так, как источник сигнала имеет некоторое внутреннее сопротивление, то входной сигнал усилителя не будет равен напряжению источника сигнала, а поделится между внутренним его сопротивлением и входным сопротивлением усилителя, это следует учесть. Допустим, что входная цепь усилителя имеет коэффициент передачи

Тогда, учтя входную цепь, получаем необходимый коэффициент усиления всего усилителя:

Т.е. коэффициент усиления проектируемого усилителя должен быть не менее 1066.

Обычно для обеспечения стабильной работы усилителя проектируемый коэффициент усиления несколько увеличивают (чтобы при небольшом увеличении или уменьшении точки покоя транзистора он не уходил в область отсечки и стабильно работал, т.е. учитывают, например, разброс номиналов элементов, уход рабочей точки вследствие температурной нестабильности усилителя и т.д.). Обеспечим запас по усилению в 1.5 раза:

Формула 2. Коэффициент усиления усилителя (с запасом по усилению).

(с запасом по усилению)

Общий коэффициент усиления нескольких каскадов определяется как

Примерный коэффициент усиления каждого каскада определим из предположения, что все каскады усиливают одинаково:

Формула 3. Примерный коэффициент усиления каскадов.

Найдем максимальные искажения, которые может создавать усилитель.

Определим необходимое (максимальное) время установления фронта выходного импульса усилителя как разность искажения сигнала на выходе и искажения, которое уже присутствует во входном сигнале:

(не более).

Формула 4. Время установления фронта сигнала усилителя.

Максимальный выброс и спад плоской вершины импульса определены в задании и равны 3% и 5% соответственно.

Необходимо также иметь в виду то, что комплексное входное сопротивление усилителя (а именно входное сопротивление и емкость) совместно с сопротивлением источника сигналов вносили искажения во входной сигнал не выше допустимых, т.е. постоянные времени верхних и нижних частот входной цепи в сумме с постоянными времени верхних и нижних частот входного каскада входили в рамки допустимых.

Дата добавления: 2015-07-16