реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Видеоусилитель

Видеоусилитель

Московский ОРДЕНА ЛЕНИНА И ОРДЕНА ОКТЯБРЬСКОЙ РЕВОЛЮЦИИ Авиационный

Институт имени СЕРГО ОРДЖОНИКИДЗЕ

(технический университет)

Кафедра 407

“ЭЛЕКТРОПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНЫЕ УСТРОЙСТВА РЭС”

Курсовая работа

на тему

|Видеоусилитель |

| |

| |

|Выполнил: |студент группы |

| |04-320 |

| |Гуренков Дмитрий |

|Проверил: |преподаватель |

| |Игнатьев Ф. Н. |

Москва 2002 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 [pic]. 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 [pic]. 18

Стабилизация режима работы усилительного каскада. 18

Расчет предоконечных усилительных каскадов. 19

Рассчитаем высокочастотную эмиттерную коррекцию. 20

Низкочастотна коррекция цепочкой [pic]. 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 [pic];

- длительность импульса [pic] мкс;

- относительный скол вершины импульса – не более [pic];

- относительная длительность фронта – не более [pic];

- сопротивление нагрузки усилителя [pic] кОм;

- емкость нагрузки усилителя - [pic] 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:

[pic], который далее будет именоваться просто коэффициентом усиления [pic]

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 [pic]

обеспечить требуемую верхнюю граничную частоту [pic], а, следовательно, и

площадь усилителя одного каскада

[pic]. (1.1)

Если многокаскадный усилитель с верхней граничной частотой [pic]

содержит [pic] одинаковых каскадов, а искажения на верхних частотах

распределены между каскадами равномерно, то связь между [pic] и [pic]

устанавливается соотношением

[pic], (1.2)

где [pic] - функция, учитывающая уменьшение [pic] 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 [pic] связана с [pic] всего усилителя соотношением

[pic]. (1.3)

Общий коэффициент усиления N-каскадного усилителя с учетом (1.1) и

(1.2)

[pic]. (1.4)

Максимальная площадь усиления дифференциального каскада или каскада с

общим эмиттером на биполярном транзисторе может быть оценена по формуле

[pic], (1.5)

где высокочастотный параметр [pic] определяется паспортными параметрами

транзистора.

Если заданы [pic] и [pic], то, используя выражение (1.4) и ориентируясь

на максимальную площадь усилителя [pic], можно оценить необходимое

количество каскадов усилителя, подобрав [pic], удовлетворяющее условию:

[pic]. (1.6)

Полутора кратный запас по усилению учитывает, в частности, потери

сигнала во входной цепи усилителя. Коэффициент [pic] следует брать [pic] -

для простейших резистивных каскадов; [pic] - 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 [pic]. Для

усилителя из [pic] однотипных каскадов [pic] связано с требуемым временем

установления [pic] каждого из каскадов соотношением

[pic]. (1.7)

Формула (1.7) справедлива, если величина относительного выброса на один

каскад не превышает критического [pic].

Поскольку усилитель обычно содержит один или несколько одинаковых

предварительных каскадов, а также выходной каскад и входную цепь с временем

установления соответственно [pic] и [pic], то общее время установления

[pic].

Величина общего относительного скалывания и времени запаздывания N-

каскадного усилителя определяется соответствующими параметрами каждого

каскада и оценивается по формуле

[pic]; [pic]. (1.8)

Расчет апериодических и импульсных усилителей

Усиление низкочастотных и импульсных сигналов осуществляется

апериодическими усилителями. Типовая схема двухкаскадного резистивного

усилителя представлена на Рисунок 1.

[pic]

Рисунок 1

Элементы усилительного каскада выполняют следующие функции:

- [pic], [pic], [pic] обеспечивают выбранное положение рабочей точки (РТ) и

температурную стабилизацию транзистора;

- [pic], [pic] осуществляют развязку каскада в диапазоне усиливаемых частот

и повышают устойчивость работы усилителя;

- [pic] разделяет усилительные каскады по постоянному току;

- [pic] является коллекторной нагрузкой транзистора;

- [pic] устраняет отрицательную обратную связь по переменному току;

- [pic] проводимость потребителя.

При условии слабых сигналов, когда выходное напряжение [pic]

существенно меньше напряжения [pic], 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: [pic] - коэффициент усиления; [pic] и [pic] - верхняя и

нижняя граничные частоты; [pic] и [pic] - уровень линейных искажений на

частотах [pic] и [pic]; [pic] и [pic] - проводимость и сопротивление

потребителя; [pic] - выходное напряжение.

Расчет производится в следующей последовательности.

1. Выбирают тип биполярного транзистора, позволяющего реализовать требуемый

коэффициент усиления и полосу пропускания при заданных частотных

искажениях:

[pic], (2.1)

где [pic], [pic].

Определяют параметры транзистора [pic], [pic], [pic], [pic], [pic], [pic]

и [pic] на средней частоте усиления.

2. Находят нагрузочную коллекторную проводимость [pic] для обеспечения

заданного усиления и полосы пропускания:

[pic], (2.2)

[pic], (2.3)

[pic]. (2.4)

3. Вычисляют входную проводимость и емкость усилительного каскада.

[pic] (2.5)

[pic] (2.6)

4. Разделительную емкость [pic] определяют по заданным искажениям [pic] на

нижней граничной частоте:

[pic], (2.7)

где [pic].

5. И наконец находят емкость [pic]:

[pic]. (2.8)

При расчете усилителей импульсных сигналов с длительностью [pic]

задаются обычно временем установления фронта импульса [pic] и его

скалыванием [pic]. В этом случае элементы схемы [pic] и [pic] находятся из

соотношений (2.3) и (2.7):

[pic], (2.9)

[pic]. (2.10)

Особенность расчета промежуточных каскадов заключается в том, что их

потребителем является последующий усилитель, входная проводимость [pic] и

емкость [pic] которого находятся с помощью выражений (2.5) и (2.6).

При решении ряда задач возникает необходимость усиливать сигналы в

широкой полосе частот, и, если полоса пропускания обычного апериодического

усилителя оказывается недостаточной, ее стараются расширить, используя ВЧ-

и НЧ-коррекции. Частотная коррекция обычно осуществляется одним из двух

методов:

1. введением в цепь коллекторной (стоковой) нагрузки частотно-зависимых

элементов (L-коррекция в области ВЧ и цепочка [pic] - в области НЧ);

2. использованием частотно-зависимой отрицательной обратной связи (ООС)

(эмиттерная коррекция в области ВЧ).

Расчет "Y"-параметров транзистора

Основными активными приборами усилительных устройств радиочастотного

диапазона являются биполярные и полевые транзисторы. Расчет характеристик

усилителей умеренно высоких частот удобно проводить по Y-параметрам

транзисторов, определенным для выбранной рабочей точки (РТ) по постоянному

ток и схемы включения (ОЭ, ОБ, ОК, ОИ, ОЗ, ОС).

В инженерной практике широко используется физическая эквивалентная

схема биполярного транзистора, представленная на Рисунок 2, которая

достаточно точно отражает его свойства в частотном диапазоне до [pic], где

[pic] - граничная частота усиления тока базы в схеме с общим эмиттером

(ОЭ).

[pic]

Рисунок 2

Рассчитывают элементы эквивалентной схемы и Y-параметры биполярного

транзистора по справочным данным, где для типового режима работы (заданной

РТ) обычно приводятся следующие электрические параметры:

- [pic] - постоянное напряжение коллектор-эмиттер;

- [pic] - постоянный ток коллектора;

- [pic] - статический коэффициент усиления тока базы в схеме с ОЭ.

- [pic] - модуль коэффициента усиления тока базы на частоте [pic] или

[pic].

- [pic] - постоянная времени цепи обратной связи [pic], где [pic] -

Страницы: 1, 2, 3



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.