Расчет мощного выходного каскада импульсного усилителя при работе на согласованную нагрузку

 

Требуется рассчитать выходной каскад импульсного усилителя, работающего на согласованную нагрузку и обладающего повышенной мощностью. В качестве предоконечного каскада предполагается использовать усилительную секцию ОЭ-КП (ИС К265УВ7).

Параметры каскада:

 

Время установления , нс
Выброс , не более %
Длительность импульса , мс
Спад вершины , не более %
Выходное напряжение , В
Сопротивление нагрузки , Ом
Сопротивление генератора , Ом
Нестабильность усиления , не более %
Полярность выходного сигнала	отрицательная

 

Анализ исходных данных. Усилитель имеет умеренную верхнюю граничную частоту при повышенной выходной мощности.

 

 

Требования к искажениям в области больших времен - нежесткие. Низкое выходное сопротивление генератора позволяет надеяться на возможность применения одиночного каскада ОЭ, выполненного на среднемощном транзисторе. Связь с предоконечным каскадом целесообразно выполнить гальваническую, так как при этом устраняется разделительная емкость, повышается входное сопротивление оконечного каскада, улучшается температурная стабильность .

Расчет энергетических характеристик. Для согласования с кабелем коллекторное сопротивление берем равным волновому сопротивлению:

 

 

откуда

 

.

 

Приращения токов и напряжений при прохождении положительной и отрицательной половин импульса, окажутся следующие:

 

;

 

;

 

;

 

.

 

Из условия [2, (6.12)]:

 

 

ток в точке покоя:

 

 

Так как, для напряжения на эмиттере транзистора оконечного каскада при гальванической связи:

 

,

 

для напряжения питания запишем:

 

 

 

напряжение коллектор - эмиттер:

 

.

 

Поскольку выходное напряжение несимметрично, расчет транзисторов будем вести для точки:

 

 

 

Для выбора транзисторов воспользуемся системой неравенств [2, (6.9)]:

 

;

 

Выбрав для выходного каскада транзистор типа К1610А, для параметров в рабочей точке получим:

 

 

;

 

;

 

;

 

;

 

;

 

.

 

Теперь можно оценить площадь усиления каскада [2, (2.2)]:

 

 

 

и максимальный коэффициент его усиления:

 

.

 

Минимальное сопротивление в эмиттере, обеспечивающее заданную стабильность:

 

 

;

 

Таким образом, входное сопротивление каскада:

 

 

 

что дает значение коэффициента усиления:

 

.

 

Расчет термостабильности каскада. Значение термостабилизирующего сопротивления в эмиттере определим по формуле:

 

 

Вспомогательные величины следующие:

 

 

;

 

;

 

 

Таким образом, для приращения коллекторного тока транзистора за счет собственной нестабильности получим:

 

 

что является вполне допустимым.

Второй источник нестабильности выходного каскада – нестабильность усиления первых каскадов при гальванической связи, можно не учитывать, поскольку коэффициент усиления выходного каскада на постоянном токе меньше единицы:

 

.

 

Требования к предоконечному каскаду. Величины выходного тока и

напряжения предоконечного каскада, для обеспечения нормальной работы оконечного каскада, должны иметь следующие значения:

 

;

 

 

что для ИС К265УВ7 вполне допустимо.