Схемотехника аналоговых электронных устройств
Методическое пособие - Радиоэлектроника
Другие методички по предмету Радиоэлектроника
/p>
Из теоремы о предельных значениях следует, что если f(t)f(p), то:
.
Применительно ПХ h(t) получим:
,
где Y(p) получается из АЧХ заменой j на p, и учитывая, что "изображение" единичного скачка равно 1/p (см. таблицу 2.3).
Из последнего выражения следует, что при временном анализе усилительного каскада возможно отдельное рассмотрение областей малых времен (МВ) и больших времен (БВ) по схемам каскада для областей ВЧ и НЧ соответственно, и нахождения и (см. рисунок 2.5).
Итак, анализ усилительных каскадов при импульсных сигналах сводится к следующим операциям:
зная Y(j), заменой j на р и делением на р полученного выражения переводят его в "изображение" ПХ h(p);
пользуясь таблицей, по h(p) находят "оригинал" ПХ h(t);
рассматривая h(t) для схемы каскада в ВЧ области, находят , и их зависимость от элементов;
рассматривая h(t) для схемы каскада в НЧ области, находят и его зависимость от элементов;
исходя из допустимых искажений импульсного сигнала, получают формулы для выбора элементов схемы каскада.
Из-за сильного изменения параметров транзистора от тока при больших амплитудах импульсного сигнала (одного порядка с амплитудами напряжения и тока в рабочей точке) и использовании упрощенных моделей ПТ и БТ (до 0,5), что не позволяет вести учет высших гармонических составляющих спектра сигнала, вносящих существенный вклад в искажения формы сигнала, эскизный расчет усилительных каскадов во временной области характеризуется большей (в сравнении с расчетом в частотной области) погрешностью.
В какой-то степени скорректировать погрешность можно путем учета времени запаздывания (см. рис.2.4), и усреднением параметров транзистора за время действия импульсного сигнала (рисунок 2.39).
В отличие от усилительных каскадов гармонических сигналов, при выборе транзисторов для импульсных каскадов следует учитывать полярность выходного сигнала при выборе типа проводимости транзистора с целью экономии энергии источника питания. Если ИУ предназначен для усиления однополярного сигнала, то с энергетических соображений рекомендуется брать транзистор проводимости p-n-p для выходного сигнала положительной полярности n-p-n - для отрицательной.
На рисунке 2.39а проиллюстрирован процесс выбора рабочей точки для импульсных сигналов с малой скважностью (Q10). Скважность Q определяется как отношение длительности периода следования импульсов к их длительности. Определить координаты рабочей точки (и точки, для которой рассчитываются параметры транзистора) можно, используя следующие соотношения:
;
.
На рисунке 2.39б проиллюстрирован процесс выбора рабочей точки для импульсных сигналов с большой скважностью (Q>10). Определить координаты рабочей точки можно, используя следующие соотношения:
.
Выбор ограничен снизу нелинейной областью характеристик транзистора и необходимым допуском на возможное его уменьшение при изменении температуры, обычно .
Расчет усредненных параметров транзистора в этом случае следует вести для точки с координатами:
;
.
Для импульсных сигналов типа "меандр" (Q=2) выбор рабочей точки и типа проводимости транзистора аналогичен случаю гармонического сигнала.
Хотя приведенные выше соотношения ориентированы на БТ, на них следует ориентироваться и при расчете каскадов на ПТ, учитывая особенности последних.
2.12.2. Анализ усилительных каскадов в области малых времен
Выражение для относительного коэффициента передачи усилительных каскадов на БТ и ПТ в области ВЧ имеет вид:
.
Получим выражение для переходной характеристики:
.
По таблице 2.3 получим "оригинал":
.
Воспользовавшись определением времени установления (см. рисунок 2.4), получим:
;
отсюда ;
;
отсюда ;
тогда ;
и окончательно получаем:
.
Из анализа выражения для следует, что процесс установления амплитуды заканчивается через , следовательно, чтобы не было уменьшения каскада из-за не достижения установившегося режима, необходимо, чтобы длительность импульса была:
.
Учесть время запаздывания для каскада на БТ можно следующим образом:
.
2.12.3. Анализ усилительных каскадов в области больших времен
Выражение для относительного коэффициента передачи усилительных каскадов на БТ и ПТ в области НЧ имеет вид:
.
Получим выражение для переходной характеристики:
.
По таблице 2.3 получим "оригинал":
.
При , разлагая в степенной ряд и ограничившись двумя членами, при (рисунок 2.40) получаем для случая малых искажений
плоской вершины импульса (20%):
,
откуда:
.
2.12.4. Связь временных и частотных характеристик усилительных
каскадов
Т.к. временные и частотные характеристики каскадов выражаются через постоянные времени и , то легко получить связывающие их выражения. Итак:
,
,
,
.
откуда при получаем:
,
.
2.13. Простейшие схемы коррекции АЧХ и ПХ
Целью коррекции является расширение диапазона рабочих частот, как в области ВЧ, так и в области НЧ в усилителях гармонических сигналов, либо уменьшение искажений в областях МВ и БВ в усилителях импульсных сигналов.
В области ВЧ (МВ) применяется простая параллельная индуктивная коррекция. Более сл?/p>