Исходными данными для расчета широкополосного усилителя (видеоусилителя) являются длительность и амплитуда входного импульса, допустимое значение коэффициента частотных искажений и входная динамическая емкость лампы следующего каскада. Лампы, предназначенные для работы в каскадах широкополосного усилителя, должны иметь высокую крутизну и малые междуэлектродные емкости. Важно также, чтобы необходимый коэффициент усиления обеспечивался при наименьшей затрате энергии от источника питания. Наиболее часто в схемах широкополосных усилителей используют лампы 6Ж1П, 6Ж5П, 6П15П.
При расчете элементов схемы усилителя обычно задаются требованием, чтобы время нарастания и время спадания импульса не превышало 10% от длительности импульса, а величина спада импульса ΔUс не превышала 10% от его максимального значения. При этом с достаточной для практики точностью можно пользоваться следующими соотношениями при определении постоянной времени анодной цепи:
τа = С0Rа ≤ 0,05τи,
где
C0 = Cвых + См + Свх. дин,
и постоянной времени цепи RсCс
τс = СсRс≥10τи.
Так как
Rс≥25Rа,
то
τс ≥ 25СсRа.
Полученное значение Сс должно быть в 30—50 раз больше входной емкости следующего каскада. Это условие можно использовать для проверки правильности расчета элементов схемы.
В широкополосном усилителе сопротивление анодной нагрузки составляет единицы килоом, сопротивление утечки Rс —десятки килоом, емкость разделительного конденсатора Сс — десятки и сотни пикофарад. Коэффициент усиления широкополосного усилителя К=SRа, невелик и редко превышает 20—30.
Напряжение на выходе усилительного каскада определяется известным соотношением
Uвых = KUвх
а амплитуда переменной составляющей анодного тока по формуле
Im а = Um вых/Rа
Усилительный каскад работает с небольшими нелинейными искажениями, если ток покоя
Iа.п ≥ (1,2÷1,3) Ima
и если усилитель работает без сеточного тока, т. е. соблюдается условие |Eс| > Um вх.
Анодный ток лампы в типовом режиме, указанном в справочниках, должен быть не меньше Iа.п. Для обеспечения типового режима нужно рассчитать элементы схемы RкCк. Сопротивление Rк обычно составляет десятки и сотни ом, а емкость Ск —десятки и сотни микрофарад.
По формулам (243) и (248) определяют нижнюю и верхнюю граничные частоты и частотные искажения, возникающие при включении рассчитанных элементов в схему усилителя.
Далее производится расчет индуктивности корректирующей катушки Lа и элементов фильтра Rф и Сф, снижающих частотные искажения.
В многокаскадном усилителе каждый каскад будет искажать форму импульса. Поэтому постоянные времени та и тс следует рассчитывать по формулам
где n — число каскадов усилителя.
