Импульсный усилитель

Содержание курсового проекта

Введение

Краткое содержание задания

1. Обзор литературных источников

1.1 Общие положения об импульсных усилителях

1.2 Важнейшие технические показатели усилителя

1.3 Разработка принципиальной схемы подмодулятора

2. Электрический расчёт схемы

2.1 Расчёт выходного каскада

2.2 Расчёт усилителя-инвертора

3. Расчёт эмиттерного повторителя

Заключение

Список использованных литературных источников

В современной радиотехнике многие приборы работают в импульсном режиме, тоесть сигнал представляет собой пульсации, а не колебания. Устройство таких приборов, проходящие в них процессы и есть вопросами, которые рассматривают при проектировании импульсной техники. Импульсная техника широко применяется в автоматике, вычислительной технике, многоканальной радиосвязи, радиоизмерениях и т. д.

Импульсные усилители также нашли применение во многих устройствах, связанных с счётно-решающей техникой, радиолокацией и другими областями техники.

Основным требованием к импульсному усилителю является то, что он должен минимально искажать форму усиливаемых импульсов. Для этого усилитель должен быть широкополосным с достаточно равномерной частотной характеристикой.

Импульсные усилители являются частным случаем видеоусилителей, предназначенных для усиления сигнала с частотным спектром от десятков герц до десятков мегагерц.

Краткое содержание задания

Исходные данные:

1. Напряжение входного сигнала:

U_вх 3 B.

2. Напряжение выходного сигнала:

U_вых 300 B.

3. Длительность импульса:

_и 1,5 мкс.

4. Частота повторения импульсов:

F 350 Гц.

5. Выходной ток в нагрузке:

I_н 0,5 А.

1. Обзор литературных источников

1.1 Общие положения о импульсных усилителях

Импульсные усилители нашли широкое применение во многих устройствах, связанных с автоматикой, ситно-решающей техникой, радиолокацией, радиоизмерениями и другими областями техники.

Импульсный усилитель должен минимально искажать форму импульсов. Для этого усилитель должен быть широкополосным с достаточно равномерной частотной характеристикой.

Условно считают, что полоса пропускания импульсных усилителей лежит в приделах от десятков килогерц до единиц и десятков мегагерц.

Импульсные усилители являются частным случаем видеоусилителей, предназначенных для усиления сигналов с частотным спектром от десятков герц до десятков мегагерц.

Обычно импульсный усилитель строится на основе резистивного усилительного каскада, обладающего наиболее равномерной частотной характеристикой в сравнительно широком диапазоне частот. Однако для расширения полосы пропускания как в сторону низких, так и в сторону высоких частот в схему вводятся специальные цепи частотной коррекции.

Эти усилители могут различаться между собой по типу, числу активных элементов и особенностям электрической схемы. Следствием этого является большое разнообразие различных схем усилителей, поэтому анализ схемных решений готовых усилителей импульсов проводить затруднительно и нецелесообразно. Здесь имеет смысл провести анализ и выбор отдельных усилительных каскадов.

Импульсные усилители выполняются на полупроводниковых приборах и электронных лампах.

Широкое использование электронных ламп в усилителях обусловлено их большим входным сопротивлением (в отсутствие сеточных токов) и безинерционностью вплоть до частот порядка сотен мегагерц.

Чаще всего в импульсных усилителях применяются пентоды, так как они обладают малой проходной ёмкостью. За счёт этого входная динамическая ёмкость оказывается не большой и дополнительного искажения формы импульсов не происходит.

Усилители на полупроводниковых триодах имеют особенности обусловленные свойствами самого триода.

Сравним целесообразность применения транзисторов и электровакуумных ламп в качестве активных элементов.

Нестабильность рабочей точки, а также несоответствие её реального и выбранного положений в транзисторных каскадах проявляется в значительно большей степени, чем в ламповых. Это объясняется тем, что изменение параметров транзисторов при колебании температуры, а также их разброс в настоящее время более значительны, чем у ламп. Схемными способами в транзисторных усилителях можно обеспечить такую же стабильность рабочей точки, как и в ламповых каскадах. При этом несколько увеличивается мощность, потребляемая усилителями, но всё же она остаётся на один два порядка меньше, чем в ламповых каскадах. Поэтому в тех случаях, когда транзисторные схемы способны выполнить ту же задачу, что и ламповые, им следует отдать предпочтение. Если учесть также современную тенденцию развития радиоэлектроники, состоящую в разработке высоконадежных схем при минимальном потреблении энергии, то преимущества транзисторных схем становится ещё более очевидными.

Импульсный усилитель в данной курсовой работе представлен подмодулятором. Первым каскадом усилителя должен быть каскад согласования. Для выдачи импульсов большой мощности в нагрузку схема должна содержать выходной каскад, транзистор в котором должен работать в режиме большого сигнала.

Между выходным и входным каскадом в случае необходимости, устанавливаются промежуточные каскады, необходимые для усиления импульсов до уровня (формы) необходимого для нормальной работы выходного каскада. Для инженерных расчётов принимают реально достижимый коэффициент усиления каскада K_l.

При амплитуде входного сигнала U_вх = 3 В и амплитуде выходных импульсов U_вых = = 3 В коэффициент усиления усилителя равен:

Для того чтобы усилитель имел минимальный входной ток, не нагружал предыдущие каскады, выбираем с запасом количество каскадов равное трём.

С учётом вышеуказанного функциональная схема подмодулятора имеет следующий вид:

Чтобы снизить требования к величине напряжения высоковольтного выпрямителя U_B в схеме используется резонансный заряд накопителя — длинной линии.

1.2 Важнейшие технические показатели усилителя

1. Коэффициенты усиления Коэффициентом усиления по напряжению, или просто коэффициентом усиления К, называется величина, показывающая, во сколько раз напряжение сигнала на выходе усилителя больше, чем на его входе:

.

Для многокаскадных усилителей общий коэффициент усиления равен произведению коэффициентов усиления отдельных каскадов:

K = K₁ K₂ …K_n.

2. Входное и выходное сопротивления Входное сопротивление усилителя в любом случае представляет собой сопротивление между входными зажимами усилителя:

Выходное сопротивление R_вых определяют между выходными зажимами усилителя при отключенном сопротивлении нагрузки R_н.

3. Выходная мощность При активном характере сопротивления нагрузки выходная мощность усилителя равна:

Увеличение выходной мощности усилителя ограничено искажениями, которые возникают за счёт нелинейности характеристик усилительных элементов при больших амплитудах сигналов. Поэтому чаще всего усилитель характеризуют максимальной мощностью, которую можно получить на выходе при условии, что искажения, не превышают заданной (допустимой) величины. Эта мощность называется номинальной выходной мощностью усилителя.

4. Коэффициент полезного действия:

где P₀ — мощность, потребляемая усилителем от всех источников питания.

5. Номинальное входное напряжение Это напряжение, которое нужно подвести к входу усилителя, чтобы получить на выходе заданную мощность. Оно зависит от типа источника усиливаемых колебаний.

6. Диапазон усиливаемых частот Эта та область частот, в которой коэффициент усиления изменяется не больше, чем это допустимо по техническим условиям.

7. Уровень собственных помех усилителя Динамический диапазон амплитуд.

8. Искажения в усилителе При усилении электрических сигналов могут возникнуть нелинейные, частотные и фазовые искажения:

a. Нелинейные искажения представляют собой изменение формы кривой усиливаемых колебаний, вызванное нелинейными свойствами цепи, через которую эти колебания проходят. Основной причиной появления нелинейных искажений в усилителе является нелинейность характеристик намагничивания трансформаторов или дросселей с сердечниками.

b. Частотными называются искажения, обусловленные изменением величины коэффициента усиления на различных частотах. Причиной частотных искажения является присутствие в схеме усилителя реактивных элементов — конденсаторов, катушек индуктивности, ёмкости монтажа и т. д.

с. Фазовые искажения, вносимые усилителем, оцениваются по его фазо-частотной характеристике (ФЧХ), представляющей собой график зависимости угла сдвиг фазы входного напряжения усилителя от частоты. Фазовые искажения в усилителе отсутствуют, когда фазовый сдвиг линейно зависит от частоты. Идеальной ФЧХ является прямая, начинающаяся в начале координат.

1.3 Разработка принципиальной схемы подмодулятора

Входной каскад, главным образом предназначен для согласования генератора сигналов с основной схемой усилителя.

Для уменьшения искажения фронта во входной цепи транзисторных усилителей может быть использован согласующий трансформатор, который позволяет заметно повысить добротность каскада.

Трансформаторную схему целесообразно применять в усилителях микросекундного диапазона. В усилителях, предназначенных для усиления импульсов длительностью в десятки микросекунд и более, обычно используются безтрансформаторные схемы.

В устройствах, предназначенных для усиления слабых сигналов, в качестве входной схемы используются каскадные усилители.

В тех случаях, когда из-за удалённости датчика входных сигналов от усилителя связь между ними осуществляется через высокочастотный кабель, в качестве входного каскада в импульсных усилителях применяется эмиттерный повторитель.

Из приведённого обзора видно, что наиболее целесообразно в проектируемой схеме применить эмиттерный повторитель (рис. 2).

Рис. 2

Выходной каскад необходим для выдачи мощных импульсов в нагрузку.

В нашем случае на выходе усилителя должны сформироваться импульсы амплитудой 300 В и требуется обеспечение тока в импульсе 0,5 А.

В качестве выходного каскада используем схему изображённую на рис. 3, работающую в ключевом режиме.

Рис. 3

Число каскадов усиления определяется величиной требуемого коэффициента усиления, допустимыми искажениями в области малых времен, добротностью усилительных элементов, параметрами входного генератора и нагрузки.

Связь числа каскадов N с указанными величинами выражается сложной зависимостью, что затрудняет расчёт величины N. Схема усилителя-инвертора представлена на рис. 4:

Рис. 4

Составленная из описанных каскадов схема импульсного усилителя представлена на рис. 5:

Рис. 5

усилитель импульсный подмодулятор инвертор

2. Электрический расчёт схемы

2.1 Расчёт выходного каскада

2.1.1 Выбор источника коллекторного питания В соответствии с принципом работы схемы активным элементам в выходном каскаде является транзистор VT4. Его нагрузкой служит VT3.

При отсутствии импульса запуска VT4 находится в открытом состоянии, а VT3 — в закрытом. С приходом на их базы разнополярных импульсов запуска VT4 закрывается, а VT3 открывается. Временные диаграммы дающее представление о работе схемы приведены в приложении 1.

Падение напряжения на открытом транзисторе VT3:

U_{КЭ откр.} 1.10 В, поэтому выбираем напряжения источника питания:

E_К2 = U_имп. + U_{КЭ откр.} (VT3) = 250 + 10 = 260 В.

2.1.2 Выбор транзисторов Условиями выбора транзисторов VT3 и VT4 являются:

— ток коллектора в импульсе I_Ки 0,5 А;

— предельное напряжение U_K > E_K2 = 260 В;

— граничная частота (учитывая, что время, добавляемое в нарастании фронта одним каскадом в трёхкаскадном усилителе должно быть равным):

тогда:

.

Наиболее полно данным требованиям отвечают кремниевые высокочастотные транзисторы КТ940А предназначенные для работы в выходных каскадах видеоусилителей телевизионных приёмников и имеют следующие параметры:

f_гр. = 90 МГц; U_КЭ = 300 В; U_КБ = 300 В; U_БЭ = 5 В ;

I_{К пост.} = 0,1 А; I_Ки = 0,6 А (при _и < 10 мкс, q 10) ;

U_{КЭ нас.} = 1 В (при I_К = 0,03 А); и U_КЭ = 10 В ;

h_21Э = 25; C_К = 5,5 пФ; I_о.доп. = 0,05 А; I_{КБ о.} = 50 нА ;

P_K = 1,2 Вт (без дополнительного теплоотвода) ;

P_K = 10 Вт (с дополнительным теплоотводом при t_корп. = 45 С) ;

P_K = 30 Вт (с дополнительным теплоотводом при t_корп. = 100 С) ;

Дополнительными достоинствами КТ940А является малая входная ёмкость и малый ток базы для управления режимом. Входные и выходные характеристики транзистора КТ940А приведены в приложении 2.

Так как транзисторы работают в ключевом режиме, то расчёт будем проводить в двух состояниях — открытом и закрытом.

2.1.3 Расчёт режима работы VT3 и VT4 при воздействии импульса запуска Для поджига тиратрона ток в цепи его управляющей сетки должен быть равен I_{и. подж.} = 0,5 А. Формирования импульса поджига происходит, когда VT3 открыт, следовательно, его коллекторный ток должен быть равен I_{К откр.} = I_{и. подж.} = 0,5 А.

Для обеспечения такого режима по выходным характеристикам выбираем положение рабочей точки соответствующей U_{КЭ откр.} (VT3) = 10 В, I_{Б откр.} (VT3) = 8 мА (т. A).

Определяем амплитуду управляющего импульса на базе VT3, обеспечивающую его открытое состояние.

По входным характеристикам знаем:

U_{БЭ откр.} (VT3) 0,62 В при:

U_{КЭ откр.} (VT3) = 10 В,

I_{Б откр.} (VT3) = 8 мА.

Определяем положение рабочей точки VT4 в закрытом состоянии. Напряжение на коллекторе:

U_{КЭ закр.} (VT4) = E_K2 — U _{КЭ откр.} (VT2) = 260 — 10 = 250 В (т. C).

По выходным характеристика видно, что закрытое состояние VT4 обеспечивается при I_{Б закр.} (VT4) = 0. Определим напряжение на базе закрытого VT4. По входным характеристикам U_{БЭ закр.}(VT4) 0,4 В. Принимаем U_{БЭ закр.}(VT4) = 0,3 В.

Определяем ток коллектора закрытого VT4.

По выходным характеристикам знаем:

I_{К закр.} (VT4) 10 мА при:

U_{КЭ закр.} (VT4) = 250 В,

I_{Б закр.} (VT4) = 0.

2.1.4 Расчёт режима работы VT3 и VT4 в отсутствии импульса запуска Определяем положение рабочей точки VT4 в открытом состоянии. Задаёмся минимальным U_{КЭ откр.} (VT4) при котором обеспечивается его надёжное открытое состояние при постоянных I_Б и I_{К откр.} (VT4) < I_К доп. = 0,1 А.

По выходным характеристикам U_{КЭ откр.} (VT4) = 2 В и I_{Б откр.} (VT4) = 1 мА (т. D).

Определяем ток коллектора открытого VT4 по выходным характеристикам:

I_{К откр.} (VT4) 10 мА при:

U_{КЭ откр.} (VT4) = 2 В,

I_{Б откр.} (VT4) = 1 мА.

Определяем напряжение на базе открытого VT4 по входным характеристикам:

U_{БЭ откр.} (VT4) 0,54 В.

Определяем напряжение на коллекторе и ток коллектора закрытого VT3:

U_{КЭ закр.} (VT3) = E_K2 — U_{КЭ откр.} (VT4) = 260 — 2 =258 В,

I_{К закр.} (VT3) = I_{К откр.} (VT4) = 10 мА (т. B).

Определяем ток базы закрытого VT3.

По выходным характеристикам:

I_{Б закр.} (VT3) 0

при:

U_{КЭ закр.} (VT3) = 258 В,

I_{К закр.} (VT3) = 10 мА.

Определяем напряжение на базе закрытого VT3 по входным характеристикам:

U_{БЭ закр.} (VT3) 0,4 В при:

I_{Б закр.} (VT3) = 0.

Принимаем U_{БЭ закр.} (VT3) = 0,3 В.

Напряжение на базе закрытого VT3 относительно корпуса, с учётом напряжения на открытом VT4 составляет:

U_{Б закр.} (VT3) = U_{БЭ закр.} (VT3) + U_{КЭ откр.} (VT4) = 0,3 + 2 = 2,3 В.

2.1.5 Расчёт теплового режимов транзисторов Выделяемая мощность на VT3 равна:

P (VT3) = U_{К закр.} (VT3) I_{К закр.} (VT3) + U_{К откр.} (VT3) I_{К откр.} (VT3) ,

где _п — тракт индикации,

_п = 1,2t _{зап. max},

где t _{зап. max} — максимальное время запаздывания отражённого сигнала:

;

;

.

Выделяемая мощность на VT4 равна:

P (VT3) = U_{К закр.} (VT4) I_{К закр.} (VT4) + U_{К откр.} (VT4) I_{К откр.} (VT4) =

= .

Поэтому, обычно, задаваясь числом каскадов, предварительно производят проверочный расчёт схемы, в ходе которого выясняют на сколько удачно выбраны усилительные элементы, схемы их включения, и можно ли при выбраном числе каскадов обеспечить усиление сигналов до требуемого уровня с воспроизведением их формы с заданой точностью. Если число каскадов оказывается недостаточным, то дополнив усилитель новыми каскадами проводят повторный расчёт. Обычно, для надёжности работы, принимают в инженерных расчётах коэффициент усиления по току = 10. Тогда при двух усилительных каскадах общий коэфициент усиления:

.

При таком коэффициенте усиления и выходном токе в нагрузке I_Н = 0,5 А, генератор должен обеспечить ток в импульсе:

.

Ток, обеспечиваемый заданным генератором, равен:

.

Значит, генератор может обеспечить ток необходимый для работы двухкаскадного усилителя и при этом не будет сильно нагружен. Однако, исходя из условий работы выходного каскада, в схеме нужен ещё один каскад-усилитель-инвертор, который будет формировать запирающие импульсы.

Как видно из сравнения с P_доп. =1,2 Вт транзистор VT4 работает в нормальном тепловом режиме, а транзистор VT3 необходимо установить на радиатор.

2.2 Расчёт усилителя-инвертора

Исходными данными для расчёта являются:

— напряжение на коллекторе закрытого VT2 при отсутствии импульса запуска

(обеспечивающее открытое состояние VT4):

U_{КЭ закр.} (VT2) = U_{БЭ откр.} (VT4) = 0,54 В ;

— напряжение на коллекторе открытого VT2 при воздействии импульса запуска (обеспечивающее закрытое состояние VT4):

U_{КЭ откр.} (VT2) = U_{БЭ закр.} (VT4) = 0,3 В ;

— граничная частота транзистора:

f_гр. 42,9 МГц.

2.2.1 Выбор транзистора VT2

По справочным данным выбираем наиболее распространённый транзистор типа КТ315 В, предназначенный для работы в схемах усилителей высокой, средней и низкой частоты и имеющий следующие параметры:

f_гр. = 250 МГц; U_{КЭ max} = 40 В; h_21Э = 20…90 ;

I_{К max} = 100 мА; U_{КЭ нас.} = 0,4 В (при I_К нас. = 20 мА) ;

C_К = 7,5 пФ; U_{КБ пред.} = 30 В; U_{БЭ пред.} = 6 В ;

P_K = 0,15 Вт.

Рабочие характеристики КТ315 В приведены в приложении 2.

2.2.2 Расчёт режима роботы VT2

Выбираем напряжение источника питания E_К1 = 12 В.

Рассчитаем величину R₅ из условий:

— обеспечение длительности фронта выходного импульса:

;

— обеспечение тока коллектора открытого VT2 не больше допустимого

I_{К. доп.} = 100 мА.

Из первого условия находим:

где величину паразитной ёмкости принимаем равной:

С_пар. = С_вых. (VT2) + С_вх. (VT4) + С_монт. = 7,5 + 5,5 + 10 = 23 пФ, Тогда

.

Выбираем по ГОСТу ближайшее значение: R₅ = 6,8 кОм.

Найдём ток коллектора открытого VT2:

I_{К откр.} (VT2) =

при: I_{Б закр.} (VT4) = 0.

Как видим ток коллектора намного меньше допустимого, и он не достаточен для открытия VT4. Уменьшим сопротивление R₅ до значения, при котором ток через него составит I_{К откр.} (VT2) = 15 мА, чтобы обеспечить открытие VT4.

.

Выбираем по ГОСТу R₅ = 810 Ом.

Определяем ток и напряжение на базе открытого VT2. Рассчитаем ток базы необходимый для перевода VT2 в открытое состояние.

Принимаем h₂₁ = 40, тогда:

I_{Б откр.} (VT2) =

при: E_K1 >> U_{КЭ откр.} (VT2).

По входным характеристикам определяем напряжение на базе обеспечивающее открытое состояние VT2:

U_{БЭ откр.} (VT2) 0,65 В при: I_{Б откр.} (VT2)= 0,37 мА

U_{КЭ откр.} (VT2) 0,3 В (т. А).

Определим ток базы закрытого VT2 по выходным характеристикам:

I_{Б закр.} (VT2) 0,12 мА при: т I_{К закр.} (VT2)= 5 мА

U_{КЭ закр.} (VT2) = 0,54 В (т. B).

Для более надёжного открывания VT4 принимаем

U_{КЭ закр.} (VT2) = 1 В,

тогда I_{Б закр.} (VT2) 0,1 мА.

Определим параметры по базе, обеспечивающие закрытое состояние VT2, по входным характеристикам:

U_{БЭ закр.} (VT2) 0,5 В при: I_{Б закр.} (VT2)= 0,12 мА

U_{К закр.} (VT2) 0,54 В.

Для обеспечения более надёжного закрытия и одинаковых управляющих напряжений VT2 и VT3 принимаем:

U_{БЭ закр.} (VT2) = U_{БЭ закр.} (VT3)= 0,3 В Находим мощность, которая выделяется на резисторе R₅:

P_R5 = I ²R = (15 10 ^-3) ² 810 = 0,18 Вт.

Выбираем резистор типа (МЛТ — 0,25 — 810 Ом 5%).

2.3 Расчёт эмиттерного повторителя

Исходными данными для расчёта являются:

— Выходное напряжение эмиттерного повторителя при воздействии импульса запуска, обеспечивающее закрытое состояние VT2 и VT3:

U_{вых. закр.} = 0,3 В ;

— ток коллектора в открытом состоянии:

I_{К откр.} (VT1) > I_{Б откр.} (VT2) + I_{Б откр.} (VT3) = 0,37 + 8 = 8,37 мА.

В качестве транзистора VT1, выбираем КТ315 В.

2.3.1 Определяем ориентировочное значение

Зададимся величиной паразитной ёмкости на выходе эмиттерного повторителя:

С_п = С_вых.(VT1) + С_вх.(VT2)+С_вх.(VT3) + С_конт. =

= 7,5 +7,5 + 5,5 +10 = 30,5 пФ.

С приходом импульса запуска паразитная ёмкость заряжается. Постоянная заряда должна быть:

>> .

Находим предварительное значение :

.

Выбираем с запасом 20%: .

Определяем ток через :

.

Определяем ток коллектора:

I_K >> ;

I_K = 0,38 + 0,37 +8 8,75 мА < I_{К пред.}

2.3.2 Расчёт резистора R₄:

С целью повышения надёжности подмодулятора в случае выхода из строя VT2 (пробоя перехода база-эмиттер) в схеме применяем ограничительное сопротивление R₄.

Зададимся, чтобы ток короткого замыкания был равен:

.

Отсюда выражаем:

.

Выбираем по ГОСТу R₄ = 33 Ом.

Рассчитаем мощность выделяемую на R₄:

Полученные параметры соответствуют резистору малой мощности типа (МЛТ — 0,25 — 33 Ом 5%).

2.3.3 Расчёт режима работы VT1

Определим падение напряжения на R₄ при воздействии импульсов запуска:

U_R4 = I_{Б откр.} (VT2) R₄ = 0,3710 ^-3 33 0,01 В Также определяем напряжение на при воздействии импульса запуска:

.

Незначительное увеличение напряжения на выходе эмиттерного повторителя влияние на режим работы VT3 не окажет.

Определим ток коллектора открытого VT1.

При отсутствии импульсного запуска:

при: I_{Б закр.} (VT2, VT4) = 0.

Найдём амплитуду выходного импульса:

.

Найдём ток коллектора:

Находим напряжение U_КЭ при отсутствии импульса запуска:

Находим напряжение U_КЭ при воздействии импульса запуска:

Определяем ток базы по выходным характеристикам:

I_{Б откр.} (VT1) 0,14 мА при: I_{К откр.} (VT1) = 8,74 мА,

U_{КЭ откр.} (VT1) = 11,34 В (т. С).

I_{Б закр.} (VT1) 0,05 мА при: I_{К закр.} (VT1) = 0,18 мА,

U_{КЭ закр.} (VT1) = 11,7 В (т. D).

Рассчитаем значения тока базы:

.

Для большей стабильности работы используем расчетные значения.

Находим напряжение база-эмиттер VT1 по входным характеристикам:

U_{БЭ откр.} (VT1) 0,55 В при: I_{Б откр.} (VT1)= 0,22 мА,

U_{БЭ закр.} (VT1) 0,3 В при: I_{Б закр.}(VT1) 0 мА.

Для большей устойчивости работы подмодулятора выбираем:

U_{БЭ откр.} (VT1) = 0,6 В,

U_{БЭ закр.} (VT1) = 0,2 В.

При этом по заданным характеристикам:

I_{Б откр.} (VT1) = 0,38 мА,

I_{К откр.}(VT1) 25 мА.

Для сохранения требуемых режимов работы VT2 и VT3 находим новое значение R₃:

.

Выбираем по ГОСТу R₃ = 39 Ом.

Определяем напряжение на базе необходимое для обеспечения открытого состояния VT1:

U_{Б откр.} (VT1) = U_{БЭ откр.} (VT1) + U_R3 = 0,6 + 0,66 = 1,26 В.

Для закрытого состояния VT1:

U_{Б закр.} (VT1) = U_{БЭ закр.} (VT1) + = 0,2 + 0,3 = 0,5 В.

Находим амплитуду входного импульса:

U_{и. вх. эп} = U_{Б откр.} (VT1) — U_{Б закр.} (VT1) = 1,26 — 0,5 = 0,76 В.

2 3.4 Расчёт делителя напряжений Рассчитываем величины сопротивлений делителя напряжения R₁, R₂. Для этого необходим коэффициент токораспределения тока базы VT1:

.

Эквивалентное сопротивление делителя:

.

Рассчитаем сопротивление R₁:

.

По ГОСТу выбираем R₁ = 12 кОм.

.

По ГОСТУ выбираем R₂ = 3,3 кОм.

Рассчитаем мощность выделяемую на R₁, R₂, R₃ :

.

Окончательно выбираем резисторы:

R₁ — (МЛТ — 0,5 -12 кОм 5%),

R₂ — (МЛТ — 0,25 — 3,3 кОм 5%),

R₃ — (МЛТ — 0,25 — 39 кОм 5%).

2.3.5 Расчёт ускоряющих емкостей C₁, C₂

С приходом импульса запуска C₁ заряжается с постоянной времени:

откуда:

.

Зададимся = 70 нс, тогда:

.

Конденсатор C₂ заряжается с постоянной времени:

.

Найдём ёмкость C₂ :

2,28 нФ.

Выбираем по ГОСТу с запасом:

C₁ — (К10 — 26 — 130 пФ 5% x 15 В),

C₂ — (К10 — 26 — 2000 пФ 5% x 15 В).

Заключение

В данной курсовой работе рассматривался импульсный усилитель на примере подмодулятора. Усилитель был разработан соответственно критериям, что предъявлялись при формулировке задания. Выполненные анализ и расчет схемы позволил подобрать элементную базу, которая полностью удовлетворяет всем техническим требованиям.

Список использованных литературных источников

1. Варшавер Б. А Расчёт и проектирование импульсных устройств. — М: Высшая школа, 1967.

2. Браммер Ю. А. Импульсная техника. — М: Высшая школа. — 1971.

3. Гольденберг Л. М. Расчёт и проектирование импульсных устройств. — М: Связь, 1975.

4. Лунин Л. Ф. Каталог полупроводниковых приборов. — М: Центральное конструкторское бюро, 1978.

Приложение 1

Схема импульсного усилителя