Видеоусилитель (стр. 2 из 9)

Если многокаскадный усилитель с верхней граничной частотой

содержит

одинаковых каскадов, а искажения на верхних частотах распределены между каскадами равномерно, то связь между

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

, 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

, 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;

- верхняя и нижняя граничные частоты;

- уровень линейных искажений на частотах

;

- 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

на средней частоте усиления.

2. Находят нагрузочную коллекторную проводимость

для обеспечения заданного усиления и полосы пропускания:

, (2.2)

, (2.3)

. (2.4)

3. Вычисляют входную проводимость и емкость усилительного каскада.

(2.5)