Рис. 10.25. Переходные характеристики каскада с простой коррекцией

В зависимости от значений коэффициентов полинома N (р) корни уравнения N {р) = Ч могут быть: а) вещественными и разными; б) вещественными и равными; в) сопряженными комплексными разными и г) сопряженными комплексными равными. Позиции а) и б) соответствуют монотонному режиму, при котором выбросов в переходной характеристике нет (время установления при равных корнях, в так называемом критическом режиме, меньше). Позиции в) и г) чаще всего соответствуют колебательному режиму, при котором в переходной характеристике имеется выброс. В оптимальной переходной характеристике небольшой выброс (до 3 %) допускается. При таком решении время установления уменьшается (на 10...15 %) Сравнительно с монотонным критическим режимом. Корректирующие элементы схемы, при которых обеспечивается лучшая переходная характеристика, подбирают так, чтобы Корин характеристического уравнения имели равные модули и одинаковую колебательность Gi = (Oi/of (отношение абсолютных значений мнимых составляющих комплексных корней coj к их вещественным составляющим аг). При расчете схемы параметром G задаются (в пределах 0 = 0,5...2), находят значения вещественных составляющих комплексных корней а= l/yl + и величины коэффициентов характеристического уравнения. По найденным коэффициентам определяют параметры схемы и уравнение переходной характеристики. В большинстве случаев добиваются получения такой характеристики, в которой выброс не зависит от числа каскадов усилителя.

Корректирующие элементы, обеспечивающие оптимальную переходную характеристику, отличаются по величине от элементов, при которых оказывается лучшей АЧХ или ФЧХ.

Переходные характеристики каскада с простой коррекцией при а = О показаны на рис. 10.25, а в табл. 10.5 приведены данные для расчета. Оптимальная переходная характеристика получается при коэффициенте коррекции ky - 0,36 (коэффициенты коррекции при оптимальных АЧХ и ФЧХ соответственно равны: = 0,41 и fej = 0,32). При ftj = 0,36 выброс в переходной харакгеристике составляет е = 1 %, а время установления <у = = 1,3 tj (в некорректированном каскаде = 2,2tj). С учетом инерционности транзистора время установления возрастает и определяется по формуле:

/у /у (1 а).

Таблица 10.5. Данные для расчета простой схемы коррекции

в многокаскадных усилителях время установления

(10.45)

а величина выброса е может возрастать, уменьшаться нли сохраняться неизменной. Выброс, величина которого сохраняется неизменной независимо от числа каскадов п, называют критическим. Данные для расчета сложной схемы коррекции, показанной на рис. 10.15, г, с учетом показанного пунктиром резистора R приведены в табл. 10.6. Работа этой схемы в области малых времен определяется четырьмя параметрами: дг, k, = RjR.

Переходная характеристика каскада с корректирующим фильтром ф ф в области больших времен описывается выражением

(О = -[ехр (-RqQ/R. ф) + (<? - %/-R . ф - 1) е ].

9 - RkRk. ф

где e = C3 , <? = С„. ф%/Сб н-

Таблица 10.6. Даииые для расчета сложной схемы коррекции

(10.46)

8кр. %

iylRyPo

0,344

0,35

0,437

0,45

0,55

0,65

0,75

0,122

0,122

0,126

0,13

0,132

0,14

0,146

0,148

0,146

0,142

0,132

0,511

0,514

0,536

0,554

0,56

0,58

0,61

0,65

0,72

0,836

1,028

0,00

0,02

0,152

0,239

0,268

0,362

0,43

0,473

0,500

0,52

0,534

4,3 4,1 3,6 3,4 3,3 2,8 2,3 1,9 1,6 1,3 1,1

0,93 0,95 1,04 1,07 1,08 1,09 1,10 1,12 1,15 1,18 1,21

При О' > 1 в переходных характеристиках проявляется заметное запа-дание, а при q < 1 появляется подъем. Обычно для получения оптимальной переходной характеристики в области больших времен принимают q = 1

и к.ф = (2 - 10) К-

10.4. Методика и пример расчета

Резистивно-емкостный каскад на биполярном транзисторе

Порядок расчета: 1. Выбирают тип транзистора (10.10, 10.11).

2. Выбирают рабочую точку на характеристиках iyiUy, i(Un определяют ее координаты Ujq, / , C/ggo. бо-

3. Уточняют параметры транзистора в соответствии с рабочей точкой.

4. Строят динамическую характеристику по постоянному току и по ее наклону определяют R.

5. Вычисляют величины резисторов стабилизации режима (10.7),

6. Вычисляют St (10.8).

7. Определяют 0 (табл. 10.7).

Таблица 10.7. Формулы для определения входной и выходной проводимостей АЭ

1 +m2

Ci2 =

8. Определяют коэффициент усиления иа средних частотах (табл. 10.1).

9. Разделяют заданные на каскад частотные искажения между разделительной (М^) и эммиттерной (Afg) цепями.

10. Определяют величину емкости С (табл. 10.1, формулы для М„ и Тб). И. Вычисляют Сз, С, , и С„ = Сз, + Сз , (табл. 10.7).

12. Вычисляют (табл. 10.1).

13. Строят амплитудно-частотную характеристику (10.3), применяя по оси частот логарифмический масштаб.

14. Строят фазочастотную характеристику (10.4) и том же масштабе по оси частот.

15. Определяют потребляемую каскадом мощность Рд = £ (/q + /i).

Трансформаторный каскад предварительного усиления

Порядок расчета: 1. Выбирают тип транзистора (10.10), (10.11).

2. Выбирают положение рабочей точки на характеристиках ((C/i), б(б) устанавливают ее координаты (кзО' эБО' бо-

3. Уточняют параметры транзистора в рабочей точке.

4. Строят динамическую характеристику по переменному току и по ее наклону определяют

5. Определяют активное сопротивление обмоток трансформатора, приняв Ti = Га и задаются значением г\. (10.22).

6. Определяют коэффициент трансформации п = У^н/к^-

7. Определяют коэффициент усиления на средних частотах (табл. 10.2),

8. Распределяют частотные искажения на нижних частотах между транс' форматором и эмиттерной цепью Afg и определяют т„ и (табл. 10.2).

9. Вычисляют элементы стабилизации режима (10.7).

10. Определяют величину емкости Сд (10.9).

11. Определяют величину индуктивности рассеяния (табл. 10.2),

12. Определяют мощность, потребляемую от источника питания.

Двухтактный оконечный каскад

Исходные данные: Р^,, т1, /е^, / , fg, Af , М^, R, Е.

Порядок расчета: 1. Выбирают тип транзисторов, схему и режим работы, ориентируясь на заданные Р^, -([ и k.

2. Выбирают рабочие точки на характеристиках и б ( б) строят

треугольник мощности (рис. 10.21) и определяют ориентировочное значение Р.. и Pv.