Анализ задания. Расчет структурной схемы
Таблица1.1 Исходные данные
-
Параметр
Значение
Тип усилителя
Апериодический импульсный
Сопротивление источника сигнала, Ом
68
Коэффициент усиления по напряжения
2055
Сопротивление нагрузки, Ом
327
Температура Tmax, 0С
72
Максимальный размах выходного напряжения, В
6,1
Длительность импульса, мкс
67,4
Длительность фронта, мкс
11
Спад плоской части вершины импульса, %
12,3
Расчет выходных характеристик усилителя:
Uвых=6,1 В (1.1)
(1.2)
(1.3)
Так как Rc=68 Ом< 10 кОм, следовательно, входной каскад в структурной схеме не нужен.
Так как Rн=327 Ом > 300 Ом, следовательно, выходной каскад в структурной схеме не нужен.
Рассчитаем коэффициент усиления, требуемый от каскадов предварительного усиления (КПУ), по следующей формуле:
(1.4)-.
где Квх.U – коэффициент передачи входного каскада УМ, Квх.U≈0,7÷0,9.
Для того, чтобы узнать какой коэффициент усиления должен быть у каждого каскада, на этапе предварительного расчета положим их равными друг другу. Исходя из этого, получим следующую формулу:
(1.5)
где
– коэффициент усиления одного каскада
по ОЭ;
n – число каскадов.
Найдем количество каскадов предварительного усиления:
Примем n=4, N=4
(1.6)
Примем
Распределяем длительность фронта импульса между каскадами (N=4):
(1.7)
(1.8)
Рисунок 2. Структурная схема УМ
Расчет оконечного каскада
Выходные характеристики каскада :
Uвых=6,1 В
=3,075%
Выберем транзистор, на котором будет построен оконечный каскад. При выборе транзистора, следует учитывать следующие ограничения:
(2.1)
(2.2)
(
2.3)
(2.4)
Согласно перечисленным выше ограничениям, подходящим является транзистор МП111А. Параметры такого транзистора приведены в таблице 2.1.
Таблица 2.1. Параметры транзистора МП111А
-
Параметр
Значение
Единицы измерения
Iк max
20
мА
Uкэ max
10
В
Рк max
150
мВт
fгр
0,5
МГц
16
Рисунок 3. Входная и выходная характеристики с рабочей точкой и нагрузочными транзистора МП111А
Рабочая точка: IК0=0,5 мА, UКЭ0=6,7 В, IБ0=150 мкА, UБЭ0=0,7 В.
Найдём из рабочей точки и приращений токов и напряжений в ней, следующие параметры транзистора:
=(300-150)мкА/0,1В
= 1,5 мСм (2.5)
=(6-2,5)мА/0,1В=0,035
А/В (2.6)
=(6-5)мА/(6-1)
В=0,2 мСм (2.7)
Рисунок 4. Входная и выходная характеристики с расчётом Y-параметров транзистора МП111А