Расчёт видео усилителя

2. Расчёт
структурной
схемы.

Амплитуда
входного и
выходного
тока:

Iвх m
= Uвх m
/ Rист;

Iвх m
= 0,0015 /510-3
= 3 мкА;

Iвых
m = Uвых
m / Rист
;

Iвых
m
= 0,25 / 50
= 5
мА;

Определим
общий коэффициент
усиления:

Кт
общ = Iвых
m / Iвх
m;

Кт
общ = 0,005 / 310-6
= 1666;

Полярность
входного сигнала
должна соответствовать
полярности
выходного,
поэтому число
каскадов видео
усилителя
должно быть
чётным.

Табл.1

N	1-2	2-3	3-4	4-5
Кр	Сотни раз	Тысячи раз	Десятки тысяч раз	Сотни тысяч раз

Согласно
таблице 1 выбираем
количество
каскадов, исходя
из рассчитываемого
коэффициента
усиления, учитывая,
что количество
каскадов должно
быть полным:

N
= 2;

Проверяем
возможность
усиления двумя
каскадами:

Кт необх
= Кт общ
/ Кт ок
;

Кт необх
= 1666 / 50 = 33

Для согласования
со входом предающей
трубкой нужно
добавить эмиттерный
повторитель.
Обычно транзистор
в промежуточном
каскаде включают
по схеме с общим
эмиттером.
Полоса пропускания
каскада с ОЭ
зависит от
граничной
частоты fh21б
(граничная
частота усиления
потоку). В каскадах
применяется
эмиттерная
высокочастотная
коррекция,
поэтому полоса
пропускания
будет также
зависеть от
наличия этой
коррекции, от
глубины отрицательной
обратной связи
и коэффициента
коррекции.
Отрицательная
обратная связь
расширяет
полосу пропускания,
но уменьшает
коэффициент
усиления по
мощности предыдущего
каскада. При
использовании
в предварительных
каскадах транзисторов
с низкой граничной
частотой fh21б
для получения
требуемой
полосы пропускания
приходиться
увеличивать
число каскадов.

Исходя
из заданных
условий, выбираем
транзистор:

КТ312Б
– n-p-n.

Табл.2

h21e	25-100	к	500 пс	Uкэ нас	0,18 В	Пт	50 МГц
fт	120 МГц	h21э	30	Iк доп	30 мА	iэб0	0,1 мкА
Ск	5 пФ	rб	80 Ом	iкб0 доп	0,2 мкА	Uкэм	30 В

Рк

225 мВт

Uкэ м

30 В

Uбэ нас

0,83 В

rб

80 Ом

Граничная
частота транзистора
равна:

fh21б
= mfт ;

fh21б
= 1,6120 = 192 МГц
,

где m для
диффузионных
транзисторов
равен 1,6.

Рассчитываем
коэффициент
усиления по
току промежуточного
каскада:

Кт
пк = (0,2h21э)2Nобщ
– 1 ;

Кт
пк = (0,250)2(2-1)
= 100 ;

Очевидно,
что требуемое
Кт пк необх
= 100 от двух каскадов
промежуточного
усиления получить
можно.

Произведём
распределение
допустимых
на весь видео
усилитель
частотных
искажений Мн
и Мв между
его цепями:

Табл.3.

Наименование каскадов и цепей	Допустимые искажения в дБ.
	НЧ	ВЧ
Выходная цепь ЭП	0	0
Входная цепь ЭП	0,5	0,7
Цепь эмиттерной стабилизации 2 каскада	0,35	0,3
Входная цепь 2 каскада	0,7	0,75
Цепь эмиттерной стабилизации 1 каскада	0,35	0,1
Входная цепь ВУ	0,7	0,75
Всего:	2,6	2,6

Рис. 1. Структурная
схема видео
усилителя

3.
Расчёт эмиттерного
повторителя,
работающего
на кабель.

Находим
необходимый
размах эмиттерного
тока:

Iэ
= Uвых
/ Rн;

Iэ
= 0,25 / 50 = 0,005 А = 5 мА;

Максимальный
ток коллектора:

iк
мах = 3Iэ;

iк
мах = 35
= 15 мА;

Необходимая
граничная
частота усиления:

fh21б

(10…20)Fв;

fh21б

206
= 120 МГц;

Выбираем
транзистор
для оконечного
каскада: ГТ
308Б

Табл.4

h21э	50-120	fT	120МГц	ik max	50 мА	CK	8пФ
rб	50 Ом	rэ	2.6 Ом	Uкэ мах	12 В	Uкб мах	20 В
Pk max	150 мВт	Тп	55 С

Определим
напряжение
источника
коллекторного
питания 2,8 В:

Ек

i k maxRн
+ ек
ост;

Ек

1550
+ 0,7 = 1,45 В;

Принимаем
стандартное
значение напряжения
источника
ЕК=1,5
В

13. Определяем
средний ток
коллектора:

Icр
= Ек
/ 2Rн
;

Icр
= 1,5 / 100 = 0,015 А = 15 мА;

14. Максимальная
рассеиваемая
мощность на
коллекторе:

Рк
= Iк
ср
Ек ;

Рк
= 0,0151,5
= 0,0225 Вт ;

Строим
статические
характеристики
транзистора
и определяем
режим работы
(см. приложение).

По
статическим
характеристикам
определяем
токи коллектора:

I
к
max = 15 мА;

I
k min = 5 мА
;

Iк
0 = 10 мА;

17. По выходным
статическим
характеристикам
определяем
токи базы и
напряжения
эмиттер – база
:

I
б
max = 0,3 мА
;

I
б
min = 0,1 мА
;

I
б0
= 0,2 мА
;

Uбэ
max
= 0,2 В;

Uбэ
min
= 0,12 В;

Uбэ0
= 0,15 В;

Рассчитываем
параметры
эквивалентной
схемы транзистора
в рабочей точке:

С к =
Ск спр3
U
кэ опр
/ U
кэ0 ;

С к =
8
3
12 /0,7 = 20,6 пФ ;

rэ
= 26 / I к0
;

rэ
= 26 / 14 = 1,8 Ом;

18.
Определяем
диффузионную
ёмкость:

С
эд = 1 / 2f
h21бrэ
;

С
эд = 1 / 23,141201062,6
= 5,110-10
Ф;

19.
Определим
время обратной
связи:

к
= rб
Ск ;

к
= 508
= 400 пс;

20. Входное
сопротивление
транзистора
по схеме с общим
эмиттером:

Rвх
оэ = rб
+ rэ(1
+ h21э
) ;

Rвх
оэ = 50 +2,6(1 + 77) = 252,8 Ом
;

Крутизна
характеристики
эмиттерного
тока:

Sэ
= 1 + h21э
/ rб
+ rэ(1
+ h21э
) ;

Sэ
= 78 / 252,8 = 0,301 А/В;

22. Определяем
величину сквозной
характеристики
эмиттерного
тока:

Sэ
скв = 1 + h21э
/ Rиэ
+ rб
+ rэ(1
+ h21э
) ;

Sэ
скв = 78 / 1000 + 252,8 =
0,06 А/В ,

считаем ,
что эквивалентное
сопротивление
источника Rиэ
= Rк
пр = 1000 Ом ;

Определяем
коэффициент
передачи эмиттерного
повторителя:

Кэп
= SэRн
/ 1 + SэRн
;

Кэп
= 0,30150
/ 1 + (0,30150)
= 0,94 ;

23.
Входное сопротивление
ЭП:

Rвх
эп = Rвх
оэ (1 + SэRн)
;

Rвх
эп = 252,8(1 + 0,30150)
= 4057,44 Ом ;

24. Рассчитываем
выходное
сопротивление
:

Rвых
= 1 / Sэ
скв ;

Rвых
= 1 / 0,06 = 17 Ом ;<

/P>

Строим
входную вольт-амперную
характеристику
транзистора
и отмечаем
рабочую точку
(см приложение).

26. Рассчитываем
цепь температурной
стабилизации
режима :

T
n
max
= Т0 окр max
+ РрасRпс
;

T
n
max
= 30 + 15010-30,225
= 30,03С
,

Если
T n
max

T n
спр , то
радиатор не
нужен.

Принимаем
температуру
переходов
минимальную
T
n min = 10С
;

27.
Рассчитываем
максимальное
и минимальное
значение напряжения
база-эмиттер
:

Uбэ
max = Uбэ0
+ 0,0022(20 - T n
min) ;

Uбэ
max
= 0,15 + 0,0022(20 - 10) = 0,172 В ;

Uбэ
min = Uбэ0
- 0,0022(T n max
- 20 ) ;

Uбэ
min
= 0,15 – 0,0022(30,03 - 20) = 0,13 В ;

28.
Принимаем
сопротивление
резистора в
цепи базы :

R
д2 = (3 – 5)Rк
пр = 4000 Ом ;

29. Рассчитываем
сопротивление
делителя R
д1 :

R
д1 = R
д2 (h21э
min
/ (1 + h21э
min))(Е
ист
- Uбэ
max
) – Rэ
ст I
k
min

(Rэ
ст
+ R
д2
)I k min–(h21э
min /1+h21э
min)( I
k0 min R
д2-Uбэ
max) R
д1

R
д1
=(4000(50/51)(1,5–0,172) -50510-3)/(4050510-3-(50
/51)19,58)
=5190 Ом ;

30.
Определяем
эквивалентное
сопротивление
делителя :

R
д = R
д1R
д2 / R
д1 + R
д2 ;

R
д = 51904000
/ 5190 +4000 = 2260 Ом ;

31. Так как Rвх
эп R
д , то коллекторная
цепь ПОК включается
в ОК без разделительного
конденцатора
и делителя в
цепи базы..

4.Расчёт
ПОК видео усилителя

32. Определяем
напряжения
эмиттер - земля
и база - земля
электронного
прибора в точке
покоя , то есть
проверяем
возможность
получения от
предыдущего
каскада напряжения
и тока видеосигнала
:

U
эз0 = Iк
0Rн
;

U
эз0 = 1010-350
= 0,5 В ;

U
бз0
= -( U эз0
+ Uбэ0
) ;

U
бз0 = - (0,5 + 0,15) = -0,65 В
;

33.
Размах тока
базы электронного
прибора :

I
б
= I
э
/ 1 + h21э
;

I
б
= 510-3
/ 78 = 64 мкА
;

34.
Размах тока
в цепи коллектора
:

I
к пр = I
б(Rвх
эп / Rкпр)
;

I
к пр = 6410-6
(4057 / 1000) = 0,026 мА ;

35.
Определяем
ток покоя транзистора
ПОК :

I
к0 пр = 2I
к пр ;

I
к0 пр = 20,0026
= 0,052 мА ;

36. Определяем
падение напряжения
на резисторе
Rк
:

URк
пр = I
к0 пр Rк
пр ;

URк
пр = 0,05210-31000
= 0,052 В ;

37. Е ист
= 1,5 В, то напряжение
на резисторе
развязывающего
фильтра :

URф
пр = Еист
- 
U
кз пр + URк
пр 
;

URф
пр = 1,5 - -0,65
+ 0,052
= 0,9 В ;

38.
Определяем
сопротивление
резистора
фильтра :

Rф
пр = URф
пр / I
э0 пр ;

Rф
пр = 0,9 / 0,05210-3
= 17307 Ом ;

Принимаем
стандарт ОМЛТ
– 0,125 Rф
пр=18 кОм ;

5.Рассчёт
и построение
сквозной динамической
характеристики

39.
Рассчитываем
сквозную динамическую
характеристику
транзистора
:

U
вых = f(Е
иэ) ;

U
вых = f(U
вх) ;

Данный расчёт
сведём в таблицу.

Рассчитываем
токи эмиттера
:

i
э1
= i к1
+ i
б1
= 3 + 0,08 = 3,08 мА
;

i
э2
= i к2
+ i
б2
= 5 + 0,1 = 5,1 мА
;

i
э3
= i к3
+ i
б3
= 10 + 0,2 = 10,15 мА
;

i
э4
= i к4
+ i
б4
= 13 + 0,25 = 13,17 мА
;

i
э5
= i к5
+ i
б5
= 15 + 0,3 = 15,2 мА
;

i
э6
= i к6
+ i
б6
= 16 + 0,35 = 16,22 мА
;

Рассчитываем
напряжения
эмиттер-земля
:

U
эз1 = i
э1Rэ
= 0,0030850
= 0,154 В;

U
эз2 = i
э2Rэ
= 0,005150
= 0,256 В;

U
эз3 = i
э3Rэ
= 0,0101550
= 0,507 В;

U
эз4
= i э4Rэ
= 0,0131750
= 0,658 В;

U эз5
= i э5Rэ
= 0,015250
= 0,76 В;

U эз6
= i э6Rэ
= 0,0162250
= 0,81 В;

Рассчитываем
входные напряжения
:

U
вх1 = U
бэ1 + U
эз1 = 0,254 В;

U
вх2 = U
бэ2 + U
эз2 = 0,376 В;

U
вх3 = U
бэ3 + U
эз3 = 0,66 В;

U
вх4 = U
бэ4 + U
эз4 = 0,83 В;

U
вх5 = U
бэ5 + U
эз5 = 1,06 В;

U
вх6 = U
бэ6 + U
эз6 = 1,03 В;

Рассчитываем
напряжения
источник-земля
:

Е
из1 =
U
вх1 + iб1

R
из = 0,334 В;

Е
из2 =
U
вх2 + iб2

R
из = 0,476 В;

Е
из3 =
U
вх3 + iб3

R
из = 0,86В;

Е
из4 =
U
вх4 + iб4

R
из = 1,08 В;

Е
из5 =
U
вх5 + iб5

R
из = 1,36 В;

Е
из6 =
U
вх6 + iб6

R
из = 1,38 В;

Табл.
5

N точек	I к, мА	i б ,мА	Uкэ, В	U бэ , В	i э , мА	U эз , В	U вх , В	Е из, В
1	3	0,08	1,25	0,1	3,08	0,154	0,254	0,334
2	5	0,1	1,15	0,12	5,12	0,256	0,376	0,476
3	10	0,2	0,6	0,15	10,15	0,507	0,66	0,86
4	13	0,25	0,25	0,17	13,17	0,658	0,83	1,08
5	15	0,3	0	0,2	15,2	0,760	1,06	1,36
6	16	0,35	0	0,22	16,22	0,811	1,03	1,38

40. По сквозной
динамической
характеристике
определяем
коэффициент
передачи транзистора
:

К’ср эп
= U
вых max
- U
вых рт / U
вх max
- U
вх рт ;

К’ср эп
= 0,811 – 0,507 / 1,06 – 0,66 = 0,76

К’ср
эп = U
вых рт - U
вых min
/ U
вх рт - U
вх min
;

К’ср
эп =
0,507 - 0,154
/ 0,66 – 0,254 = 0,869 ;

Содержание

Развёрнутое
техническое
задание……………………….….……3

Введение……………………………………………………..…….4

Расчёт
структурной
схемы……………………………………….5

Расчёт
ЭП, работающего
на кабель………………………….…..8

Расчёт
ПОК видео
усилителя…………………………………...11

Расчёт
и построение
сквозной
динамической
хар-ки…………12

Заключение……………………………………………………….14 Список
литературы………………………………………………15 Приложение………………………………………………………16

Задание для
курсового
проектирования

по
курсу
“Телевидение”

учащемуся
дневного
отделения
курса 3 группы
РРТ-01

колледжа
«Энтел» при
Алматинском
институте
энергетики
и связи

Луганскому
Денису Николаевичу.

Тема
задания: Расчёт
видео усилителя.

Исходные
данные:

Передающая
трубка……………………………..
ЛИ-420

Полоса
частот……………………………………50
Гц-6 МГц

Искажения
на fmax
не более……………………..15
%

Выходной
сигал………………………………….0,25
В

Размер
мишени……………………..……………9,512,7
мм

Разрешающая
способность
в центре……………600

Сопротивление
нагрузки…………………………50
Ом

Сопротивление
источника……………………….5
кОм

Мн
= Мв
…………………………………………..
2,6

Выходная
ёмкость………………………………..8
пФ

При
выполнении
курсового
проекта должны
быть представлены:

Введение

1. Расчёт
структурной
схемы и определение
числа каскадов
пред усилителя;

Электрический
расчёт эмиттерного
повторителя,
работающего
на кабель.

3. Электрический
расчёт пред
оконечного
каскада.

4. Расчёт и
построение
динамической
характеристики.
Расчёт коэффициента
передачи пред
оконечного
каскада.

Заключение

Приложение

Список
используемой
литературы.

Графическая
часть:

1.Структурная
схема видео
усилительного
устройства.

2.Принципиальная
электрическая
схема устройства.

Лист
замечаний

Введение

Видео
усилитель
– это усилитель,
который усиливает
электрический
видеосигнал,
который состоит
из меняющихся
картинок изображения.
Для точного
воспроизведения
формы сигнала
усилитель не
должен вносить
больших частотных
и фазовых искажений.
Для того, чтобы
искажения формы
сигнала отсутствовали,
фазовые сдвиги
в усилителе
либо должны
вообще отсутствовать,
либо величина
их должна быть
пропорциональна
частоте.

В данной
курсовой работе
нам нужно
спроектировать
и рассчитать
предварительный
усилитель
телевизионной
камеры, работающий
на 50-омный
кабель.

6.
Приложение