2.1 Возможные решения поставленной задачи

Принципиальные схемы усилителей импульсных сигналов практически не отличаются от схем усилителей гармонического сигнала. Однако, есть некоторые отличия.

Во-первых, они выбираются по допустимому изменению формы усиливаемых сигналов. Это связано с тем, что искажения импульсного сигнала в идентичных схемах, например, усилительных каскадах, реализованных на биполярных и полевых транзисторах, заметно различаются. Объясняется это различной внутренней структурой самих приборов и различным характером их работы в импульсном режиме.

Во-вторых, анализ импульсных усилителей существенно отличается от анализа усилителей гармонических сигналов. Например, оценка искажений при усилении импульсных сигналов по существу сводится к анализу переходных процессов, протекающих в импульсных усилителях. По переходной характеристике усилителя с помощью интеграла Дюамеля можно определить форму напряжения на выходе импульсного усилителя при действии на его входе как простого, так и сложного сигнала.

Анализ импульсного усилителя заключается в определении формы выходного сигнала и его искажений. Когда известны искажения фронта, среза и вершины импульса, устанавливается связь между этими искажениями и параметрами усилителя, и находятся соответствующие аналитические соотношения, с помощью которых определяются элементы импульсного усилителя по допустимым искажениям сигналов. При этом следует иметь в виду, что точность полученных результатов будет заметно уступать точности анализа с помощью АЧХ усилителей, так как параметры транзисторов сильно изменяются с изменением токов, особенно когда характер изменения токов импульсный. При значительных амплитудах импульсного тока транзистора параметры его изменяются так сильно, что он становиться абсолютно нелинейным элементом, для которого преобразование Лапласа неприменимо. Поэтому анализ такого усилителя становиться весьма трудной, а порой и неразрешимой инженерной задачей, так как точные и строгие методы определения переходных процессов в нелинейных цепях пока отсутствуют.

Тем не менее, возможно провести решение задачи проектирования импульсного усилителя на основании известного математического аппарата и при этом определяющим моментом является правильный выбор транзистора.

Из всего множества приборов для усиления импульсных сигналов применяют специальные транзисторы, имеющие высокую граничную частоту (высокочастотные и сверхвысокочастотные). Это сильно сужает круг поиска усилительного элемента. В силу того, что расчет в большинстве случаев выгодно начинать с выходного каскада, вторым критерием при выборе является обеспечение требуемого размаха выходного напряжения (и, соответственно, тока) на характеристиках транзистора, обращая внимание при этом на предельно допустимые условия эксплуатации прибора.

После предварительного выбора целесообразно оценить качество рассчитываемой схемы с точки зрения разнообразия комплектующих деталей и возможной их унификации.

Транзистор КТ369 является высокочастотным, имеет большое значение , имеет хороший запас по току и напряжению с точки зрения выходных характеристик, но в тоже время он имеет большое значение ёмкости коллекторного перехода.

Простое решение получается при использовании в выходном каскаде транзистора КТ607А-4, он полностью удовлетворяет всем предъявляемым требованиям, но имеет бескорпусное оформление.

Такие приборы, как КТ610Б и КТ911А имеют хорошие частотные свойства, но обладают одни недостатком: они выполнены с полосковыми выводами и монтажным винтом. Кроме того, расчёт показывает, что на выходном каскаде будет большая входная динамическая ёмкость и время установления фронта. Тем более, что КТ911А при том же напряжении имеет большее значение ёмкости коллекторного перехода, чем КТ607А-4.

Подводя итоги, можно сказать, что наиболее приемлемым по всем основным принципиально важным показателям является транзистор КТ607А-4. Все расчетные соотношения, поясняющие критерии выбора прибора, будут приведены ниже в процессе расчета схемы.

Следует отметить, что режим работы при слабых сигналах выбирают, главным образом, для получения определенной величины усилительных параметров и обеспечения экономичности питания. В этом случае используется очень малый участок динамической характеристики. Достаточно определить положение исходной рабочей точки и соответствующие ей рабочие значения токов и напряжений. Поэтому в качестве усилительного элемента для всех каскадов, кроме выходного и предоконечного можно использовать транзистор КТ339А. В предоконечном каскаде можно оставить КТ607А-4, поскольку есть небольшой запас на нагрузочной прямой.

Для полного и точного выполнения расчета схемы усилителя и ее параметров необходимо иметь максимум информации о транзисторе. Именно по этой причине в справочном приложении приведены различные зависимости. Статический коэффициент передачи тока в схеме с ОЭ можно определить по графику, либо по формуле [2]:

.

Все же главное значение имеют входные и выходные характеристики транзисторов.

усилитель каскад питание термостабилизация