Заметим, что в эти уравнения входит только один параметр транзистора (р). При этом он есть в числителе и в знаменателе. Поэтому усилитель работает очень стабильно. Его параметры практически не зависят от температуры.
§7. ВИДЕОУСИЛИТЕЛИ
1.Общие сведения о видеоусилителях
Врадиолокационном приемнике видеоусилитель предназначен для усиления сигналов, имеющих форму периодически повторяю щихся прямоугольных импульсов. Такие сигналы получаются на нагрузке детектора. Более точно они называются видеоимпуль сами.
Длительность импульсов, действующих на входе видеоусили теля, может быть весьма различной. Она изменяется от длитель
ности импульса |
передатчика РЛС |
(если отраженные |
сигналы |
«приходят» от одиночной цели) до |
величины значительно |
боль |
шей (когда сигналы, отраженные от групповых целей |
или |
мест |
ных предметов, |
сливаются в общий |
импульс). |
|
|
Период повторения усиливаемых импульсов зависит от даль ности действия РЛС и от расстояния до обнаруженной цели. Он бывает от десятков микросекунд до единиц миллисекунд.
Амплитуда импульсов на входе видеоусилителя бывает от де
сятых долей |
вольта до единиц вольт. Она сравнительно постоян |
на, так как |
в приемнике обычно имеется система автоматической |
регулировки усиления. Амплитуда импульсов на выходе видеоуси лителя должна быть порядка десятков вольт. Следовательно, тре
буемый коэффициент |
усиления видеоусилителя |
приемника может |
обеспечиваться одним или двумя каскадами. |
|
|
Необходимая полоса пропускания видеоусилителя зависит от |
длительности усиливаемых |
импульсов и допустимых |
искажений |
их формы. Наиболее |
часто |
область средних |
частот |
видеоусили |
теля заключается в интервале от сотен герц до единиц мегагерц. Следовательно, видеоусилитель является широкополосным.
Для получения широкой полосы пропускания видеоусилителя принимают специальные меры. Они сводятся к коррекции частот ной характеристики усилителя в области его верхних и нижних частот. Наличие элементов частотной коррекции типично для боль шинства схем видеоусилителей. Только в отдельных схемах кор
рекция не |
применяется. |
Тогда |
усилитель |
называют |
некорректи- |
рованным. Но именно в таком |
усилителе |
лучше всего |
проявляют |
ся причины |
искажения |
формы |
усиливаемых импульсов. |
2. Видеоусилители без частотной коррекции
При теоретическом изучении свойств видеоусилителя удобно считать, что на входе его действует одиночный импульс напря жения или тока идеальной прямоугольной формы. В этом случае
анализ физических процессов и вывод расчетных соотношений по лучается простым и наглядным. Так, например, становится хоро шо видно, что искажения видеоимпульсов можно оценивать дли тельностью фронтов и спадом вершины.
а) В и д е о у с и л и т е л ь на л а м п е
Ламповый видеоусилитель обычно выполняется на пентоде. Его простейшая схема изображена на рис. 2.71. Каскад предна значен для усиления импульсов отрицательной полярности. По-
Рис. 2.71. |
Схема |
видеоусилителя |
без |
Рис. 2.72, |
Процесс |
усиления |
прямо- |
|
частотнон |
коррекции |
|
угольного |
импульса |
в |
резисторном |
|
|
|
|
|
|
каскаде |
|
|
этому в |
его схеме |
нет ячейки |
смещения. Пунктиром |
показана па |
разитная |
емкость |
анодной цепи |
Са . Она складывается |
из |
выход |
ной емкости лампы, емкости монтажа и входной емкости следую
щего каскада. Обычно емкость С а бывает порядка |
десятков пико |
фарад. На рис. 2.72 показан процесс усиления |
прямоугольного |
импульса. |
|
До момента t\ на сетке лампы напряжения нет. Через лампу проходит значительный анодный ток. Напряжение на аноде мало. До этого напряжения заряжены паразитная емкость Са и конден сатор переходной цепи. На выходе усилителя напряжения нет.
В момент t\ на сетке лампы мгновенно появляется отрицатель ное напряжение. Анодный ток резко уменьшается. Однако напря жение на аноде лампы мгновенно возрасти не может. Для этого требуется определенное время, в течение которого*происходит за ряд емкости £ а . Ток заряда проходит через резистор Поэтому напряжение на аноде лампы возрастает по экспоненциальному за-
кону. Данный процесс продолжается в течение времени, равного 5Я&СЯ, и заканчивается в момент t2.
Для ускорения процесса нарастания анодного напряжения не обходимо уменьшать емкость Са . Достигается это рациональным размещением деталей и тщательным выполнением монтажа уси лителя. Все соединительные провода должны быть максимально короткими, а детали усилителя малогабаритными. Можно также уменьшать величину сопротивления R&, но при этом будет умень шаться коэффициент усиления каскада.
Иа-5к0м |
, |
Тц-2,5шс |
Са = 50пФ |
|
|
|
|
|
|
Са = Ь0пФ |
|
|
|
Са=25пФ |
|
|
|
|
?вг fer |
>e"r |
|
f |
"а |
-50пФ |
и а ( |
Са=Ь0пФ |
<fy |
Са=25пФ |
|
|
ft! |
|
1 - |
f t |
|
|
|
|
|
71—У |
|
|
|
|
|
1Л5 *. |
— |
|
|
0,625 |
t |
|
Рис. 2.73. Зависимость формы импульсов |
на аноде |
лампы |
и полосы пропускания видеоусилителя от емкости |
анодной |
|
|
|
цепи |
|
|
|
|
В момент |
/г напряжение |
на сетке |
мгновенно |
спадает до нуля |
и анодный ток резко возрастает. Напряжение на аноде лампы должно уменьшиться, но произойдет это не мгновенно, а в течение
времени, необходимого |
для |
разряда |
емкости Са . Теоретически |
можно доказать, |
что |
время |
разряда |
емкости Са равно времени |
ее заряда, хотя |
на первый |
взгляд это не очевидно. |
Таким образом, крутизна и длительность фронтов выходных видеоимпульсов зависят от полосы пропускания усилителя в об ласти верхних частот, так как
/••'«яаЬ;- |
<2Л66> |
Зависимость формы видеоимпульсов |
на аноде лампы и по |
лосы пропускания усилителя от паразитной емкости анодной цепи показана «а рис 2.73. Аналогичная зависимость, но от сопротив
ления |
Ra |
показана |
на |
рис. 2.74. |
Для |
выяснения |
точной |
связи менаду установлением процессов |
в анодной |
цепи лампы |
и |
полосой пропускания усилителя вводят |
понятие времени нарастания фронта выходного импульса т н * . Это есть условный промежуток времени, в течение которого выходное напряжение нарастает от 0,1 до 0,9 своего установившегося значе
ния (рис. 2.75).
К
Яа=5к0м
ра = 2,5к0/и
|
|
|
|
|
|
|
-F' |
Р"г |
|
|
|
|
|
|
|
|
~вг |
вг |
|
|
|
|
|
|
|
™ . |
Па=2,5к0м |
|
|
|
|
|
|
|
I I |
IV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,375 |
t |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(мке) |
|
|
Рис. 2.74. Зависимость |
формы импульсов на аноде лампы |
|
и полосы пропускания |
видеоусилителя от |
сопротивления |
|
|
|
|
анодной нагрузки |
|
|
Для |
резисторного |
усилителя |
на лампе |
|
|
|
|
|
|
т и = |
2 , 2 С . / ? а . |
|
|
(2.167) |
Подставив |
в эту |
формулу |
произведение |
C a - i? a из формулы |
(2.166), получим простое выражение для |
времени |
нарастания |
фронта |
выходных |
импульсов |
|
|
|
|
|
|
т н = |
^ . |
(2.168) |
|
|
|
|
|
|
/ в . |
г |
|
|
|
|
|
На |
практике |
обычно |
стараются |
|
|
|
получить |
|
|
|
|
|
|
|
|
•=н = ( 0 , 1 4 - 0 , 2 ) . хн . |
(2.169) |
|
|
та |
Напомним, |
что |
время |
спада им |
|
|
|
пульса |
т с ~ т н . |
Это время часто |
назы |
|
|
|
вают длительностью |
заднего |
фронта |
|
|
|
импульса и обозначают тфг. |
|
|
Рис. 2.75. Время |
нарастания и |
Видеоимпульсы, |
|
получающиеся на |
время |
спадания видеоимпульса |
|
|
(Ссх = |
С а ) |
аноде лампы, имеют плоскую верши |
|
|
|
|
ну, но форма |
их отливается |
от формы |
входных импульсов. Она |
экспоненциальная. Называть эти импульсы прямоугольными можно только условно.
* Вместо термина «время нарастания фронта» часто пользуются термином «длительность фронта». Тогда вместо тн пишут тф (или /ф),