Разработка и расчет электрической схемы усилителя импульсных сигналов

этом расчет второго предвыходного каскада закончен, выпишем его параметры:

Табл. 2.5.1 Параметры второго предвыходного каскада

Рис 2.5.1 Принципиальная схема второго  предвыходного каскада на биполярном транзисторе 2N5088

Количество предварительных каскадов 2. Их параметры идентичны.

3. Расчет входного каскада

3.1  Выбор транзистора входного каскада

  Т.к. необходимо обеспечить высокое входное сопротивление усилителя (больше  или равно 50 кОм), рассмотрим вариант входного каскада – истокового повторителя. Ценным качеством истокового повторителя является сочетание большого входного сопротивления, малая входная емкость.

  Выберем рабочую точку:

Выберем транзистор 2N3971, с управляющим p-n переходом и каналом n-типа, перечень его основных параметров приведен в таблице 3.1.1.

Таблица 3.1.1. Основные параметры транзистора 2N3971

3.2  Расчет параметров задания и стабилизации режима работы транзистора входного каскада:

  Исходя из необходимости задать высокое входное сопротивление, поставим в цепи затвора резистор с номиналом 50 кОм:

Рассчитаем напряжение питания входного каскада:

                               (3.2.1)

где - коэффициент запаса.

Округлим полученное значение до стандартного 9 В.

Далее рассчитаем сопротивление в цепи стока:

                          (3.2.2)

Рассчитаем эквивалентное сопротивление:

Пересчитаем крутизну транзистора для рабочей точки:

                      (3.2.3)

Общая емкость нагрузки:

                         (3.2.4)

Рассчитаем время установления истокового повторителя:

                    (3.2.5)

Коэффициент передачи:

                          (3.2.6)

Рассчитаем входную емкость:

                     (3.2.7)

На этом расчет входного каскада завершен, выпишем его параметры в таблицу.

Табл. 3.2.1 Параметры входного каскада

Рис 3.2.1 Принципиальная схема входного каскада

4. Расчет вспомогательных цепей

4.1 Выбор номиналов разделительных и блокировочных конденсаторов

  К вспомогательным цепям усилителя относятся разделительные конденсаторы, включаемые между каскадами которые обеспечивают развязку каскадов по постоянному току. Так же относятся блокировочные конденсаторы  в цепях эмиттеров транзисторов. Эти конденсаторы устраняют ООС по переменному току. Введение в схему элементов с большой постоянной времени приводит к появлению спада плоской вершины импульса. Можно было бы поставить эти конденсаторы  достаточно большой емкости для обеспечения требуемого спада плоской вершины. Но такой путь не приемлем, так как приводит к увеличению габаритов и цены устройства. Поэтому обычно на емкости этих конденсаторов накладывают вполне определенные ограничения. Компенсируют же избыточный спад, если он имеется, добавлением фильтрующих ячеек.

      Выберем в качестве разделительных С_р=1мкФ, в качестве блокировочных С_э= 50мкФ.  

          4.2 Спад плоской вершины выходного каскада

Спад за счет блокировочного конденсатора в цепи эмиттера:

                  (4.2.1)

Спад за счет разделительного конденсатора:

                (4.2.2)

          4.3 Спад плоской вершины второго предвыходного каскада

Спад за счет блокировочного конденсатора в цепи эмиттера:

Спад за счет разделительного конденсатора:

          4.4 Спад плоской вершины первого предвыходного каскада

Спад за счет блокировочного конденсатора в цепи эмиттера:

Спад за счет разделительного конденсатора:

         4.5 Спад плоской вершины входного каскада

                              (4.5.1)

                                                                                     (4.5.1)

Рассчитаем общий спад усилителя:

                 (4.5.2)

Т.к. полученный спад не удовлетворяет условию, введем фильтрующую ячейку, для обеспечения подъема плоской вершины импульса:

Введем фильтрующую ячейку в каскады предварительного усиления и выходной каскад:

Пусть  - подъем плоской вершины импульса.

Поднимем напряжение питания в предварительных каскадах с 5 до 24 В.

Сопротивление резистора фильтрующей ячейки:

                 (4.5.3)

Емкость конденсатора фильтрующей ячейки выбирается в зависимости от необходимого подъема плоской вершины:

           (4.5.3)

Таким образом, общий спад всего усилителя:

Общий спад не превышает 1% что удовлетворяет заданию.

4.6 Расчет мощностей рассеиваемых на резисторах и напряжений       , действующих на конденсаторах

Мощности, рассеиваемые на резисторах выходного каскада:

Мощности, рассеиваемые на резисторах предвыходного каскада:

Мощности, рассеиваемые на резисторах входного каскада:

Напряжения, действующие на конденсаторах в эмиттерных цепях:

5. Параметры рассчитанного усилителя

Табл. 5.1 Общие параметры импульсного усилителя

6. Заключение

  В результате, рассчитанный импульсный четырёхкаскадный усилитель полностью соответствует выданному заданию.

  Следует отметить, что особые трудности при выполнении данной курсовой работы были вызваны отсутствием более подробного методического руководства. В результате необходимо было обращаться к другим литературным источникам (например [2]), в которых, к сожалению