Особенности работы схемы вч коррекции с использованием частотно-зависимой оос при высокоомной нагрузке

При работе каскада на высокоомную нагрузку (например, эмиттерный повторитель) возникает возможность избавится от конденсатора (рис.10.8). Габариты усилителя в основном определяются конденсаторами, поэтому уменьшение их количества существенно уменьшает вес и габариты устройства.

Рис.10.8. Принципиальная схема каскада ОИ с истоковой ВЧ коррекцией с использованием частотно-зависимой ООС при высокоомной нагрузке

Если из схемы убирается конденсатор , в каскад вводится 100% ООС с фактором связи . В результате номинальный коэффициент усиления уменьшается в F раз. Для того, чтобы поднять коэффициент усиления до прежнего значения увеличим сопротивление цепи стока . Это возможно, поскольку нагрузка является высокоомной и не будет шунтировать сопротивление цепи стока.

Таким образом, при высокоомной нагрузке коэффициент усиления такого каскада определяется выражением (10.24).

.

(10.24)

Особенности расчёта схемы вч коррекции с использованием частотно-зависимой оос в каскадах на биполярном транзисторе

Работа схемы (рис. 10.9) не отличается от работы каскада на ПТ. Коррекция в схеме ОЭ осуществляется цепью эмиттера: и . Расчётные соотношения остаются такими же, меняются только обозначения: , , , , .

Рис.10.9. Принципиальная схема каскада ОЭ с эмиттерной ВЧ коррекцией с использованием частотно-зависимой ООС

Связь между оптимальным значением параметра и глубиной ООС определяется выражением (10.25).

.

(10.25)

Порядок расчета элементов ВЧ коррекции с использованием частотно-зависимой ООС в каскаде на БТ:

1. Разработчик должен принять решение: насколько можно снизить коэффициент усиления, то есть задаться фактором ООС .

2. Из известного значения крутизны транзистора S (справочный параметр) определяется сопротивление цепи эмиттера:

   .

   (10.26)

3. По формуле (10.21) определяется оптимальная величина параметра m.

4. Определяется постоянная времени цепи эмиттера:

   .

   (10.27)

5. Определяется величина корректирующей ёмкости в цепи эмиттера:

.

(10.28)

Шунтирующий конденсатор устраняет ООС во всей полосе рабочих частот усилительного каскада, поэтому выполняется условие (10.29).

.

(10.29)

10.4. Нч коррекция

Источником частотных искажений в области НЧ транзисторных усилителей являются разделительные конденсаторы и блокировочные конденсаторы :

• с уменьшением частоты входного сигнала увеличивается сопротивление емкости и, соответственно, увеличивается падение напряжения на разделительных конденсаторах , в результате чего уменьшается выходное напряжение каскада,

• с уменьшением частоты входного сигнала увеличивается сопротивление емкости , вследствие чего шунтирование сопротивления конденсатором становится слабее и резистор эмиттерной стабилизации образует цепь ООС, снижающую коэффициент усиления каскада.

Суммарные искажения, вызванные перечисленными цепями, создают спад частотной характеристики в области нижних частот. В данном случае коэффициент частотных искажений каскада на нижней граничной частоте определяется произведением , где – коэффициент частотных искажений, обусловленный влиянием конденсатора , – коэффициент частотных искажений, обусловленный влиянием конденсатора . Спад частотной характеристики не должен превышать заданной величины частотных искажений, полученных в результате предварительного расчета усилителя.

Схема НЧ коррекции в усилительных каскадах

Для расширения полосы пропускания усилительного каскада в сторону низких частот (т.е. для улучшения его частотной характеристики на НЧ и улучшения переходной характеристики каскада в области больших времен – спад вершины импульса) часто используется сглаживающий фильтр в цепи коллектора (рис.10.10).

Рис.10.10. Принципиальная схема каскада ОЭ с НЧ коррекцией

Принцип действия схемы основан на увеличении сопротивления коллекторной цепи с уменьшением частоты, в результате чего возрастает коэффициент усиления на НЧ. Это компенсирует снижение усиления на НЧ, обусловленное влиянием разделительного конденсатора и блокировочного конденсатора .

При правильном выборе номиналов корректирующих элементов и такая схема позволяет расширить полосу пропускания каскада в сторону НЧ в 3-5 а иногда и более чем в 10 раз, что значительно уменьшает и даже устраняет спад вершины импульсных сигналов. При усилении низкочастотных сигналов (единицы герц) или импульсов большой длительности, где к форме импульса предъявляются высокие требования, такая коррекция оказывается необходимой.

Полное сопротивление коллекторной цепи схемы на рис.10.10 определяется выражением:

.

(10.30)

Номиналы корректирующих элементов выбираются таким образом, чтобы в областях СЧ и ВЧ выполнялось неравенство (10.31), а в области НЧ неравенство (10.32).

.	(10.31)
.	(10.32)

Рис.10.11. Эквивалентная схема каскада ОЭ с НЧ коррекцией (рис.10.10)

Коэффициент передачи для схемы (рис.10.11) определяется выражением (10.33).

.

(10.33)

Для определения оптимальных параметров корректирующих элементов методом Брауде необходимо определить модуль коэффициента частотных искажений в области НЧ:

.

(10.34)

где , , , , .

Максимальная степень частоты в знаменателе превышает максимальную степень частоты в числителе, следовательно, схема является физически реализуемой: .

Приравнивая коэффициенты при второй степени частоты в числителе и знаменателе, получаем выражение (10.35) для оптимального значения m:

.

(10.35)

При высокоомной нагрузке параметр , следовательно:

.

(10.36)

При выборе параметров корректирующих элементов возможны три варианта (рис. 10.12).

Рис.10.12. АЧХ и импульсная характеристика каскада ОЭ с НЧ коррекцией (рис.10.10): 1 – недокоррекция, 2 – оптимальная НЧ коррекция, 3 – перекоррекция

При правильном расчете и схема НЧ коррекции значительно расширяет полосу пропускания каскада в сторону нижних частот. Необходимо отметить, что в широкополосных усилителях гармонических и импульсных сигналов низкочастотная коррекция используется редко, так как в большинстве случаев заданная полоса в области нижних частот обеспечивается и без частотной коррекции.

Схема коррекции частотной характеристики в области нижних частот, так же как и индуктивная ВЧ коррекция, применяется только при высокоомной нагрузке, т.е. в том случае, когда сопротивление нагрузки усилителя или входное сопротивление следующего каскада значительно больше сопротивления коллекторной цепи, так как схема наиболее эффективно действует при . Это объясняется тем, что при малом сопротивлении нагрузки или малом входном сопротивлении следующего каскада общее сопротивление нагрузки транзистора корректируемого каскада на переменном токе будет оставаться почти неизменным как на нижних, так и на верхних частотах.