5.3. Видеоусилитель- корректор /оконечный/

Рассмотрим требования, предъявляемые к видеоусилителю- корректору:

Входное сопротивление для достижения хорошего согласования с фильтром должно быть много более сопротивления нагрузки R11 фильтра Z на плате видеодетектора. Поскольку предполагается, что в нагрузке видеоусилителя /видеоконтрольном устройстве, видеомагнитофоне и др./ имеется разрыв по постоянной составляющей и применена цепь фиксации уровня, для уменьшения дрейфа рабочей точки на входе и выходе видеоусилителя применены разделительные конденсаторы.

Нагрузкой видеоусилителя является коаксиальный кабель с волновым сопротивлением 75W .

Выходной сигнал видеоусилителя представляет собою полный телевизионный сигнал положительной полярности размахом 1V.

Усилитель должен инвертировать сигнал и обеспечить коэффициент передачи порядка 3.

Требования к частотной характеристике усилителя определяются характеристикой ФНЧ, осуществляющего фильтрацию несущей частоты после частотного детектора. Поскольку характеристика примененного фильтра Б12-8А5 вполне удовлетворительна, решено получить ровную в диапазоне до 6MHz АЧХ видеосилителя с возможностью коррекции при настройке схемы.

В качестве источника питания видеоусилителя решено использовать тот же /15V/, что и для других узлов приемного блока устройства. Из требований к выходному сигналу можно предположить, что для получения размаха в 1V питающее напряжение должно быть намного ниже. Поэтому на плате видеоусилителя имеется параметрический стабилизатор.

Из рассмотрения приведенных выше требований выбрана следующая структура схемы видеоусилителя: эмиттерный повторитель ® каскад с общим эмиттером ® эмиттерный повторитель. Поскольку видеоусилитель должен передавать низкие частоты /по крайней мере до 50Hz/, каскады имеют связь по постоянному току. Благодаря отсутствию разделительных конденсаторов в усилителе применен всего один делитель смещения R1R2, что значительно упрощает конструкцию.

На высоких частотах в транзисторных видеоусилителях получила распространение схема коррекции с частотнозависимой отрицательной обратной связи по цепи эмитера, представленная на рисунке:

 

Рис. 5.35 Принципиальная и эквивалентная схема каскадов с высокочастотной эмиттерной коррекцией

Действие схемы коррекции основано на том, что данный усилительный каскад при одинаковой нагрузке дает меньшее усиление, но обеспечивает требуемую равномерность частотной характеристики в рабочей полосе частот. На рисунке также представлена эквивалентная схема усилителя для высших частот. Для упрощения анализа предполагается, что выходная и входная цепи исследуемого каскада связаны весьма слабо, т. е.

iOUT @ Si * UB`E

Величина коэффициента усиления для области средних частот с учетом действия цепи обратной связи может быть подсчитана с помощью следующего выражения:

K = (Si * (r`B + rB`E)) / (1 + ((Rsrc + r`B) / rB`E) + ((1 / rB`E) + Si) * RE)

Для определения параметров схемы по заданной величине частотных искажений yhigh=Khigh/K0 необходимо иметь семейство обобщенных частотных характеристик, представленных ниже:

Рис. 5.36. Семейство обобщенных частотных характеристик

Это семейство отражает свойства усилителя лишь для Si*RE>>1, т. е. только при достаточно глубокой обратной связи, однако данный случай встречается на практике наиболее часто.

Данное обстоятельство объясняется тем, что современные транзисторы обладают большой площадью усиления, которая при глубокой обратной связи слабо зависит от действия элементов коррекции.

Из приведенных выше графиков следует, что при отрицательной обратной связи, соответствующей Si*RE=(3..5), и коэффициенте коррекции k=0.64 можно получить оптимальную частотную характеристику.

Расчет усилителя в области верхних частот сводится к выбору нормированной циклической /угловой/ частоты W по заданной величине yhigh и расчету значения t high -постоянной времени в области верхних частот:

W @ (2 * p * fhigh * t high) / (1 + Si * RE)

откуда

t high Ј (W * (1 + Si * RE)) / (2 * p * fhigh)

По известной величине t high=C0*Rhigh и емкости C0, нагружающей каскад на верхних частотах:

C0 = CB`E + CC * Si * (r`B + rB`E)

подсчитываются величина эквивалентного для области верхних частот сопротивления Rhigh :

Rhigh = t high / C0 = (RSRC * h11) / (RSRC + h11)

и значение RSRC.

Затем определяется значение t E -постоянной времени цепи эмиттера:

t E = CE * RE = (k * W ) / (2 * p * fhigh)

откуда находится значение корректирующей емкости CE.

Следует отметить, что схемы с использованием корректирующих индуктивностей используются в транзисторных каскадах значительно реже, чем схемы с эмиттерной стабилизацией. Это объясняется тем, что сравнительно низкоомная нагрузка транзисторных усилителей снижает эффективность действия корректирующей цепи. Для увеличения эффективности коррекции в схеме с общим эмиттером необходимо иметь

RC » h11

Транзисторы для видеоусилителя выбирают из условия

fh21B > (10 .. 15) * fhigh

при котором еще не проявляются инерционные свойства транзистора, а также с учетом требуемой величины UOUT:

UC0 + UOUT Ј UCEmax

Приведеныне здесь соотношения взяты из [К. Т. Колин, Ю. В. Аксентов, Е. Ю. Колпенская "Основы телевидения"]. Высокочастотная коррекция в транзисторных усилителях также описана в [А. А. Брандт. К. С. Ржевкин "Техника монтажа и налаживания радиосхем"].

Расчет видеоусилителя проведен в системе MathCad версии 7 /см. ниже/. Усилитель выполнен на печатной плате. Совместно с Н. Шевяковым усилитель был изготовлен и настроен. Характеристики усилителя приведены на листе результатов ОКР.

Hosted by uCoz