Реферат: Видеоусилитель
Реферат: Видеоусилитель
Московский ОРДЕНА ЛЕНИНА И
ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ Авиационный Институт имени СЕРГО
ОРДЖОНИКИДЗЕ
(технический университет)
Кафедра 407
“ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ
УСТРОЙСТВА РЭС”
Курсовая работа
на тему
Выполнил: |
студент группы 04-320
Гуренков Дмитрий
|
Проверил: |
преподаватель
Игнатьев Ф. Н.
|
Москва 2011 год
Содержание
Задание................................................................................................................................................................................. 3
Введение............................................................................................................................................................................. 3
Расчет многокаскадного усилителя...................................................................................................... 4
Расчет апериодических и импульсных усилителей.............................................................. 5
Расчет "Y"-параметров транзистора......................................................................................................... 7
Высокочастотная эмиттерная коррекция......................................................................................... 9
Низкочастотная коррекция цепочкой .................................................................................. 10
Выбор и стабилизация режимов работы усилительных каскадов на
транзисторах. 11
Расчет.................................................................................................................................................................................. 15
Расчет необходимого количества каскадов................................................................................................... 15
Расчет оконечного усилительного каскада.................................................................................................... 16
Расчет Y-параметров................................................................................................................................................ 16
Рассчитаем высокочастотную эмиттерную коррекцию................................................................................ 17
Низкочастотна коррекция цепочкой ...................................................................................................... 18
Стабилизация режима работы усилительного каскада................................................................................ 18
Расчет предоконечных усилительных каскадов.......................................................................................... 19
Рассчитаем высокочастотную эмиттерную коррекцию................................................................................ 20
Низкочастотна коррекция цепочкой ...................................................................................................... 20
Стабилизация режима работы усилительного каскада................................................................................ 20
Эксплуатационные данные........................................................................................................................... 21
Видео усилитель. Принципиальная схема...................................................................................... 23
Перечень элементов............................................................................................................................................. 24
Литература..................................................................................................................................................................... 25
Задание
Разработать
принципиальную схему и рассчитать видеоусилитель со следующими
характеристиками:
-
коэффициент усиления по напряжению
;
-
длительность импульса мкс;
-
относительный скол вершины импульса
– не более ;
-
относительная длительность фронта
– не более ;
-
сопротивление нагрузки усилителя кОм;
-
емкость нагрузки усилителя - пФ.
Введение
Усилитель – это устройство, увеличивающее мощность
сигнала. Увеличение мощности происходит за счет преобразования энергии
источника питания в сигнал на заданной частоте. Функцию преобразователя
выполняет активный прибор, управляемый входным сигналом. Таким образом, в усилителе
относительно маломощный входной сигнал управляет передачей большой мощности на
частоте сигнала от источника питания в нагрузку, причем выходной сигнал
является непрерывной функцией входного. Сам механизм преобразования энергии
источника питания в энергию сигнала зависит от физической природы активного
прибора.
Существует большое количество различных видов
усилителей по активному прибору, в частности: на трех активных полюсных
приборах, на активных двухполюсных приборах, усилители на ЛБВ и ЛОВ. В зависимости
от вида усиливаемого сигнала различают усилители непрерывных и импульсных
сигналов. Усилители импульсов, не имеющих высокочастотного заполнения
(видеоимпульсов), обычно относятся к видео усилителям, или точнее говоря к
видео импульсным усилителям. Усиление низкочастотных непрерывных и импульсных
(как в нашем случае) сигналов осуществляется апериодическими импульсными
усилителями.
Будем рассматривать апериодический усилитель с
емкостной связью на трех активном полюсном приборе. Основным свойством апериодического
усилителя является отсутствие ярко выраженных резонансных явлений. Нагрузкой
этого усилителя, как правило, является резистор. Расчеты усилительных
устройств, обычно, выполняются покаскадно с дальнейшим нахождением параметров
многокаскадных усилителей. Эффективность усиления можно оценить по величине
коэффициента усиления. Различают коэффициенты усиления по напряжению, току и
мощности. Основным, обычно, считается коэффициент усиления по напряжению: , который далее будет именоваться
просто коэффициентом усиления без
индекса «U». Коэффициенты усиления являются комплексными величинами. Модуль
коэффициента усиления определяет соотношение входной и выходной амплитуд, на
данной частоте.
В качестве принципиальной схемы усилителя выберем
схему, состоящую из N каскадов на однотипных, активных приборах с одинаковыми
параметрами. В таком случае общий коэффициент усиления будет находиться как
произведение коэффициентов усиления каждого из каскадов.
Выберем схему включения активного прибора:
1.
Схема включения с общей базой (ОБ)
обладает сравнительно малым, входным и большим выходным сопротивлением, но
имеет малую зависимость параметров от температуры и более равномерную частотную
характеристику. В схеме с ОБ достигаются максимальные значения коллекторного
напряжения, что важно при использовании мощных транзисторов.
2.
Схема включения с общим эмиттером
(ОЭ) обладает наибольшим усилением по мощности, что уменьшает количество
каскадов в схеме, но неравномерная частотная характеристика, большая
зависимость параметров от температуры и меньшее максимальное коллекторное
напряжение снижают преимущества этой схемы. Входные и выходные сопротивления
усилителя на транзисторах, включенных в схему с ОЭ отличаются меньше, чем в
схеме с ОБ, что облегчает построение многокаскадных усилителей.
3.
Схема включения с общим
коллектором (ОК) обладает большим входным и малым выходным сопротивлением. Это
свойство находит применение в согласующих каскадах (эмиттерный повторитель).
Частотная характеристика схожа с частотной характеристикой включения с ОЭ.
Как видно из приведенных выше характеристик различных
включений, схема с ОЭ по большинству показателей занимает промежуточное
положение между схемами ОБ и ОК. В то же время она обладает максимальным усилением
по мощности и удобна в использовании в много каскадных усилителях. Именно по
этому она считается наиболее универсальной.
Как следует из вышесказанного, в качестве схемы
включения нашего активного прибора будем использовать схему с общим эмиттером.
Активными основными приборами современных усилительных
устройств являются биполярные и полевые транзисторы. В качестве активного
прибора будем использовать биполярный транзистор.
Расчет многокаскадного усилителя
Как правило, усилительные устройства являются
многокаскадными, так как с помощью одного каскада обычно не удается обеспечить
необходимое усиление. Основное усиление по напряжению обеспечивается в каскадах
предварительного усиления. Из них обычно выделяют входной каскад, схема
которого зависит от требований по сопряжению с источником сигнала, допустимому
дрейфу нуля и т.п. Спецификой выходного каскада является обеспечение заданной
мощности или амплитуды выходного сигнала, ограничения по допустимому уровню
искажений, работа на низкоомную нагрузку и т.д. Предоконечный каскад также
может иметь специфические особенности, связанные с условием работы выходного
каскада, например, с требованием обеспечить на его входе значительную мощность
сигнала.
При построении широкополосных усилителей на биполярных
транзисторах основное внимание уделяют их частотным свойствам, позволяющим при
заданном коэффициенте усиления одного каскада в области средних частот обеспечить требуемую
верхнюю граничную частоту , а,
следовательно, и площадь усилителя одного каскада
. (1.1)
Если многокаскадный усилитель с верхней граничной
частотой содержит одинаковых каскадов, а
искажения на верхних частотах распределены между каскадами равномерно, то связь
между и устанавливается
соотношением
, (1.2)
где
- функция, учитывающая
уменьшение с ростом числа каскадов.
Если отдельные однотипные каскады развязаны между
собой по постоянному току, что приводит к искажения в области нижних частот, то
нижняя граничная частота одного каскада связана
с всего усилителя
соотношением
. (1.3)
Общий коэффициент усиления N-каскадного
усилителя с учетом (1.1) и (1.2)
. (1.4)
Максимальная площадь усиления дифференциального
каскада или каскада с общим эмиттером на биполярном транзисторе может быть
оценена по формуле
, (1.5)
где
высокочастотный параметр определяется
паспортными параметрами транзистора.
Если заданы и , то, используя выражение
(1.4) и ориентируясь на максимальную площадь усилителя , можно оценить необходимое
количество каскадов усилителя, подобрав ,
удовлетворяющее условию:
. (1.6)
Полутора кратный запас по усилению учитывает, в
частности, потери сигнала во входной цепи усилителя. Коэффициент следует брать - для простейших
резистивных каскадов; - для случая
применения во всех каскадах высокочастотной коррекции. Последнее позволяет
ослабить требования к частотным свойствам транзистора и обеспечить необходимый
коэффициент усиления и заданную полосу пропускания меньшим числом каскадов.
В импульсных усилителях основное внимание уделяется
переходным искажениям, в частности, времени установления усилителя . Для усилителя из однотипных каскадов связано с требуемым
временем установления каждого из
каскадов соотношением
. (1.7)
Формула (1.7) справедлива, если величина
относительного выброса на один каскад не превышает критического .
Поскольку усилитель обычно содержит один или несколько
одинаковых предварительных каскадов, а также выходной каскад и входную цепь с
временем установления соответственно и , то общее время
установления .
Величина общего относительного скалывания и времени
запаздывания N-каскадного усилителя определяется соответствующими
параметрами каждого каскада и оценивается по формуле
; . (1.8)
Расчет апериодических и импульсных усилителей
Усиление низкочастотных и импульсных сигналов
осуществляется апериодическими усилителями. Типовая схема двухкаскадного
резистивного усилителя представлена на Рисунок 1.
Рисунок 1
Элементы усилительного каскада выполняют следующие
функции:
-
, , обеспечивают выбранное
положение рабочей точки (РТ) и температурную стабилизацию транзистора;
-
, осуществляют
развязку каскада в диапазоне усиливаемых частот и повышают устойчивость работы
усилителя;
-
разделяет усилительные каскады по постоянному току;
-
является коллекторной нагрузкой транзистора;
-
устраняет отрицательную обратную связь по переменному
току;
-
проводимость потребителя.
При условии слабых сигналов, когда выходное
напряжение существенно меньше
напряжения , можно считать, что
каскад работает в линейном режиме. В этом случае расчет усилителя сводится к
следующему.
Исходными данными для оконечных усилительных каскадов
непрерывных сигналов являются: -
коэффициент усиления; и - верхняя и нижняя
граничные частоты; и - уровень линейных
искажений на частотах и ; и - проводимость и
сопротивление потребителя; -
выходное напряжение.
Расчет производится в следующей последовательности.
1.
Выбирают тип биполярного
транзистора, позволяющего реализовать требуемый коэффициент усиления и полосу
пропускания при заданных частотных искажениях:
, (2.1)
где , .
Определяют параметры транзистора , , , , , и на средней частоте
усиления.
Страницы: 1, 2, 3, 4
|