Расчет выходного каскада.

Требования, предъявляемые к выходному каскаду (рассчитанные в п.3.1.1):

Время нарастания фронта импульса: не более 31нС

Коэффициент усиления: не менее 11.6

Размах выходного импульса: не менее 10В

Для обеспечения наилучшей симметрии плеч каскада необходимо брать одинаковые транзисторы в обоих плечах.

Очевидно, что для выходного каскада следует брать транзистор средней мощности, т.е. серий кт6ХХ, так как, например серия 3ХХ не подходит по максимальному току коллектора.

Рисунок 8. Выходной каскад.

Также покажем, что необходимо выбирать транзисторы, работающие в режиме СВЧ, потому что как показывают предварительные расчеты, с помощью транзисторов ВЧ очень трудно обеспечить необходимое время нарастания из – за больших искажений, вносимых самим транзистором:

Подставляя в (Формула 8) ( Формула 7), см. выше, получаем:

У транзисторов ВЧ серии 6ХХ и 3ХХ первое слагаемое скобки находится в пределах , следовательно, время нарастания фронта импульса будет в пределах с, (причем примерно половину из этих искажений вносит транзистор) плюс время нарастания, создаваемое цепочкой , которое тоже составляет десяток наносекунд. Поэтому использование данных транзисторов слишком проблематично.

В выходном каскаде можно использовать транзисторы СВЧ, такие как:

КТ606,КТ610.

Выберем, например транзистор КТ610. Он наиболее подходит нам по допустимой мощности рассеяния, граничной частоте и постоянной времени цепи коллектора. Это транзистор средней мощности диапазона СВЧ (его характеристики см. в Приложение Б).

Определим ориентировочно необходимое напряжение источника питания.

Размах выходного сигнала на одном плече выходного каскада равен 8в, с учетом запаса возьмем 10в (для исключения отсечки коллекторного тока при небольшом уходе рабочей точки). Возьмем источник питания 16в, и еще отпустим 4в на термостабилизацию. Итого получаем в.

Так как нагрузкой выходного каскада является емкость, эквивалентное (полное) сопротивление нагрузки каждого плеча каскада полностью определяется сопротивлением коллектора. Однако, выбрав рабочую точку необходимо, подсчитав сопротивление емкости нагрузки на верхней граничной частоте, посмотреть, чтобы при этом сопротивлении нагрузки не было отсечки коллекторного тока на выходных характеристиках.

<<

Допустим, что все искажения импульса вносит цепь нагрузки, т.е. постоянная времени верхних частот (Формула 7) определяется только эквивалентным сопротивлением (в нашем случае сопротивлением коллектора, т.к. сопротивления нагрузки у нас нет).

Тогда для обеспечения необходимого времени нарастания фронта импульса, которое определяется как (Формула 8), необходимо брать сопротивление коллектора не менее:

Исходя из того, что искажения в импульс вносит также постоянная времени транзистора и постоянная времени коллекторной цепи, сопротивление коллектора нужно брать еще меньше.

Возьмем . Построим нагрузочную прямую по постоянному току (см.). Выберем рабочую точку в . Определим из графика . Этой точке соответствует ; .

Определим из входных характеристик входную проводимость транзистора как касательной к входной характеристике, проведенной в точке покоя (, ). Получаем:

Крутизна (Формула 14):

Коэффициент усиления (Формула 15):

Постоянная времени верхних частот транзистора определяется как (Формула 10):

Определим сначала объемное сопротивление базы (Формула 11):

Для этого необходимо определить емкость коллектора в рабочей точке.

Емкость коллектора в рабочей точке определяется через емкость коллектора, указанную в справочнике при (Формула 12)

объемное сопротивление базы (Формула 11):

Постоянная времени верхних частот транзистора (Формула 10):

Постоянная времени верхних частот выходного каскада:

Время нарастания фронта выходного импульса (Формула 8):

Входная динамическая емкость каскада определяется как (Формула 13)

Входное сопротивление фазоинверсного каскада определяется как удвоенное сопротивление каскада с общим эмиттером за счет присутствия обратной связи глубиной 2:

С учетом делителя в цепи базы, входное сопротивление каскада уменьшится примерно на 20-30%:

Необходимое входное напряжение найдем через коэффициент усиления:

Дата добавления: 2015-07-16