Усилитель Вертикального Отклонения. Разработка электрической принципиальной схемы (СхЭ) усилителя

техническому заданию требуется рассчитать усилитель вертикального отклонения оссцилографа, нагрузкой которого являются пластины вертикального отклонения электронно-лучевых трубок. При заданных значениях емкости пластин, выходного напряжения, допустимых частотных искажениях и верхней граничной частоте. Так же необходимо обеспечить необходимую плавную и ступенчатую регулировки.

Эскизный расчет усилителя

Результатом эскизного расчета является схема проектируемого усилителя в первом приближении.

 

Делитель               Вх.каскад             Вых.каскад                 

Будем считать, что на делителе частотных искажений нет, на выходном каскаде линейные искажения , а на входном .

Входной аттенюатор – делитель напряжения, предназначенный для дискретного изменения масштаба (коэффициента отклонения) по вертикали на экране ЭЛТ. Основное требование к аттенюатору: обеспечение заданного коэффициента деления входного напряжения с требуемой точностью в полосе пропускания УВО.

Входной каскад является согласующим, служит трансформатором сопротивления и должен обеспечивать высокое входное сопротивление и малую входную емкость в любом положении аттенюатора, низкое выходное сопротивление каскада, широкую собственную полосу пропускания.

Оконечный каскад УВО нагружен на вертикально-отклоняющие пластины ЭЛТ. Его коэффициент усиления задают максимально возможным для исключения режима большого сигнала предоконечного каскада. Требования к ОК предъявляются противоречивые: он должен обеспечивать широкую полосу и большую амплитуду импульсов на емкостной нагрузке.

Разработка электрической принципиальной схемы усилителя

1.  Расчет выходного каскада

1) Расчет  напряжения источника питания выходного каскада:

 

2) Частотные искажения каскада:

3) Полагая, что искажения входной и выходной цепей каскодного ДУ одинаковы, определяем их величину:

4) По семейству обобщенных характеристик для

найдем значение обобщенной частоты , задавшись коэффициентом коррекции ,

5) Вычислим полную емкость , нагружающую выходной каскад. Принимаем емкость монтажа  равной   и емкость коллектора выходных транзисторов .

6) Сопротивление нагрузки каскада:

В стандартном ряду значений сопротивлений и емкостей Е24 ближайшее значение сопротивление 330 Ом. Ниже будем пользоваться этим же стандартным рядом.

Индуктивность корректирующей катушки:

7) Необходимый размах коллекторного тока каждого плеча ДУ:

8) Максимальный ток генератора стабильного тока

9) Требуемая граничная частота выходных транзисторов каскодной схемы ДУ (VT11,VT12):

10) По вычисленным значениям  и  выбираем  транзисторы (VT11,VT12):

KT602A (n-p-n) со следующими параметрами:

                                 

                              

                                 

                                      

11) Требуемая граничная частота в схеме с ОЭ (VT13,VT14):

С учетом необходимого максимального тока коллектора

Выбираем транзисторы:

КТ 610 А (n-p-n) со следующими параметрами:

12) При больших токах эмиттера его сопротивление можно принять равным

13) Рассчитаем амплитуду базового тока транзисторов с ОЭ:

14) Определим ток коллектора входных транзисторов в схеме с ОК (VТ9,VТ10):

С учетом требуемой граничной частоты выбираем транзисторы:

2ТС 398А (n-p-n) со следующими параметрами:

 

15) Выходное сопротивление каскадов с ОК:

16) Вычислим крутизну транзисторов с ОЭ:

17) Коэффициент усиления плеча ДУ:

18) Входная емкость плеча каскодной схемы:

19) Сопротивление эквивалентного генератора входной цепи каскодной схемы:

20) Определим граничную частоту крутизны  плеча каскодной схемы ДУ:

21) Рассчитаем необходимую величину резистора ОС , при которой значение :

Стандартное ближайшее значение в ряду

22) Коэффициент усиления плеча с учетом ОС:

23) Определим входное сопротивление плеча каскодной схемы ДУ:

24) Находим входное сопротивление каждого плеча рассчитываемого каскада:

25) Входная емкость плеча каскада:

26) Расчет каскада по постоянному току:

а) Задаемся величиной потенциала базы выходных транзисторов , тогда потенциал коллекторов транзисторов с ОЭ равен

б) Выбираем напряжение низковольтных источников

в) Потенциал базы  задаем с помощью стабилитрона КС156 с напряжением стабилизации и минимальным током стабилизации . Номинал резистора будет равен:

Стандартное ближайшее значение в ряду

г) Определим необходимое напряжение высоковольтного источника

д) Ток коллектора в рабочей точке каждого плеча каскодного ДУ:

Напряжение коллектор-эмиттер:

е) На семействе выходных статических характеристик транзистора КТ 602А