8.3.3 Корекція лінійних та нелінійних спотворень

Такий тип ЕП широко використовують також як лінійні підсилювачі імпульсних сигналів. В даному випадку необхідно забезпечити не тільки достатній коефіцієнт підсилення, але й допустимі спотворення форми вихідних імпульсів: тривалість переднього фронту та спад вершини. Для забезпечення заданих параметрів використовують низькочастотну (зменшення спаду вершини) та високочастотну (зменшення тривалості переднього фронту) корекції імпульсів (рис.8.6.).

Крім параметрів періодичної послідовності імпульсів (частота, період ) важливими є також параметри форми імпульсів та допустимі їх спотворення. Кількісну оцінку форми вихідних імпульсів та властивостей його окремих ділянок розглянемо при надходженні на вхід ЕП імпульсу прямокутної форми (рис. 8.6,а). Параметри форми імпульсів: амплітуда імпульсу U_т, тривалість імпульсу t_і, тривалість фронту t_ф , тривалість зрізу t₃, спад вершини імпульсу ΔU_т.

Амплітудою імпульсу називають найбільшу напругу (струм) імпульсного сигналу. В інформаційних імпульсних пристроях амплітуда імпульсів лежить в межах від десятих частин до сотень вольт (від частин міліампера до частин ампера).

Тривалість імпульсу визначається відрізком часу між моментами виник­нення та зникнення імпульсу. Тривалість реального імпульсу виміряти важ­ко. Її заміряють на рівні 0,1 U_т або 0,5U_т, рахуючи від основи. Тривалість імпульсу для останнього випадку називають активною три­валістю t_іа, оскільки результат впливу імпульсу на електричне коло реально виявляються при досягненні ним рівня, близького до 50 %.

Тривалість фронту визначається часом зростання імпульсу, а тривалість зрізу – часом спаду імпульсу. Інтервали часу, які відповідають тривалості фронту t_ф та зрізу t₃ імпульсу, відраховують відповідно між рівнями 0,1 U_т – 0,9U_т та 0,9 U_т – 0,1U_т. Це є активні тривалості фронту та зрізу імпульсу, які становлять 5...20 %. Чим менше відношення t_ф /t_і; та t₃ /t_і, тим ближче реальна форма імпульсу до прямокутної й тим доброякісніший процес обміну інформацією в імпульсних пристроях. Тривалість переднього фронту імпульсу між рівнями 0.05 та 0.95 U_т майже співпадає з тривалістю повного заряду ємності вихідної інтегруючої схеми t_ф ~ 3τ.

Спад вершини імпульсу ΔU_т відбувається за наявності виокремлюючих конденсаторів, а відтак - вхідної диференціюючої схеми зі сталою часу τ _Н. Іноді замість абсолютного визначають відносний спад ΔU_т /U_т. Враховуючи зв`язок форми вихідного сигналу з процесом заряду виокремлюючої ємності U_ВИХ = U _ВХ - U_С , можна констатувати, що за тривалості вхідного імпульсу, за якої ємність диференціюючої схеми повністю зарядиться( t_і ~ 3τ) , амплітуда вихідного імпульсу зменшується до нуля, тобто маємо 100% спад вершини. Бажано, щоб спад був по можливості якнайменший. У деяких імпульсах (експоненцiйних, трикутних та ін.) плоска вершина відсутня, і в точці вершини фронт переходить одразу в зріз.

RC -підсилювачі відносяться до ЕП попереднього підсилення, а тому їм притаманні дві такі особливості: вони обробляють сигнали малої амплітуди, тобто працюють в режимі малих амплітуд, що дозволяє для розрахунків та аналізу використовувати лінійні методи; - навантаженням попереднього каскаду є вхідний опір наступного, що обумовлює специфіку керування електронними потоками. Зупинимось на цьому детально.

В першому розділі при пояснені принципу підсилення потужності ( принципу реле ) навантаження вмикається послідовно з джерелом живлення безпосередньо. Потужність, що поступає в навантаження керується опором послідовного резистора (лампи, транзистора), чи контактами реле (рис.1.6.). В RC-підсилювачах такий підхід може бути використаним лише для останнього вихідного каскаду, коли навантаженням є резистор R₉ , а також при розрахунках та аналізі вихідних (кінцевих) підсилювачів – підсилювачів потужності (розд.8.7).

Підсилювачі попереднього підсилення вирішують задачу підвищення амплітуди ЕІС, які поступають на вхід наступного каскаду. Це досягається шляхом керування електронними потоками від джерел живлення через управління опорами резисторів за законами зміни вхідних ЕІС. Вихідна напруга формується безпосередньо на транзисторах U_ВИХ = U_КЕ = Ec –IсRc. Керований опір (опір лампи, транзистора) використовується для управлення струмом від джерела живлення таким чином, що при максимальному сигналі на вході створюється максимальний струм і відповідно максимальний спад напруги на резисторах в колах колекторів. В результаті на виході формується мінімальна амплітуда ЕІС. Навантаженням каскадів є вхідний опір наступного каскаду, а резистори в колі колекторів використовуються для формування спаду напруги. Вони виконують функції резистора R1 в схемі подільника напруги (див.1.6.2.), а співвідношення r_ТР / (r_ТР + Rc) визначає рівень амплітуди вихідного сигналу, потужність якого значно перевищує потужність вхідних ЕІС. Аналогічно відбувається формування сигналів в схемах зі СБ. В схемах зі СК як резистор подільника напруги R1 слід розглядати опір транзистора r_ТР, а рівень вихідного сигналу визначати співвідношенням R_Е / (r_ТР + R_Е). При цьому слід зауважити, що виділені співвідношення описують процеси формування вихідних сигналів лише за умови, коли R_{ВХ ( n+1)} >> R_{ВИХ n}. В протилежному випадку порушується режим попереднього каскаду, як це показано при досліджені подільника напруги ( розд.1.6.2.). В багатьох випадках для виключення таких проблем як узгоджувальні використовують емітерні повторювачі. Зокрема, зазвичай, їх вмикають на вході та виході функціональних багатокаскадних вузлів. Для вирішення таких проблем широко використовуються також операційні підсилювачі завдяки їх великому вхідному опору та одночасно – малому вихідному (розд.6.6.3).