Lektsionnye_materialy_osen_2013 (1) / 30 Принципы организации частотной коррекции

30 Принципы организации частотной коррекции

Частотная коррекция применяется при построении широкополосных усилительных трактов, т. е. таких, в которых коэффициент усиления должен быть постоянным в широком диапазоне частот. Основной задачей частотной коррекции является расширение области частот, в которой это постоянства сохраняется.

Различают низкочастотную и высокочастотную коррекцию. Первая из них способствует компенсации возможного спада АЧХ в области низких частот, вторая – в области высоких. В зависимости от способа осуществления указанной компенсации методы коррекции можно подразделить на коррекцию с использованием частотно-зависимых нагрузок и коррекцию с помощью частотно-зависимых внутрикаскадных обратных связей.

Первый метод коррекции применяют при схемах включения транзистора, когда он выступает в роли генератора сигнального тока, например, при его включениях по схеме ОЭ или ОБ. Коррекция достигается благодаря тому, что в качестве нагрузки каскада используют цепи с таким частотно-зависимым характером преобразования ток-напряжение, который частично или полностью компенсирует спады АЧХ. Следует отметить, что закон суммирования искажений применим, как в отношении спадов, так и в отношении подъемов АЧХ. При этом с помощью одной корректирующей цепи можно осуществить компенсацию частотных искажений не только того каскада, где схема коррекции применена, но и тракта в целом.

На рисунке 1 приведены примеры схемных построений, реализующих коррекцию, основанную на использовании частотно-зависимых нагрузок. Схема на рисунке 1а относится к схемам низкочастотной коррекции, а схемы на рисунках 1б и 1в – высокочастотной.

Рисунок 1. Схемы частотной коррекции с частотно зависимыми нагрузками

В схеме на рисунке 1а емкость конденсатора С_кор выбирается такой, чтобы ее сопротивление в основной частотной области (в области средних частот) было пренебрежимо малым по сравнению с сопротивлением R₂. В результате чего в этой частотной области в качестве цепи, преобразующей выходной ток i_вых транзистора в выходное напряжение u_вых, выступает лишь резистор R₂. В области НЧ сопротивление конденсатора С_кор соизмеримо с сопротивлением резистора R₂. В результате этого общий импенданс коллекторной цепи имеет по сравнению с областью СЧ увеличенное значение, стремясь на нулевых частотах к своему предельному значению, равному сумме сопротивлений резисторов R₁ и R₂. Частотная характеристика рассматриваемого преобразования ток–напряжение приведена на рисунке 2а. На этом же рисунке приведена характеристика корректируемого тракта (рисунок 2б), а также его скорректированная АЧХ (рисунок 2в), отвечающая ряду значений емкости конденсатора С_кор.

Рисунок 2. Влияние цепи частотной коррекции

Следует отметить, что критерии выбора значений емкостей конденсаторов С_кор и конденсаторов С_б фильтрующих и блокирующих цепей существенно различаются. Если конденсаторы С_б выполняют возложенные на них функции тем лучше, чем больше значение их емкости, то конденсатор С_кор должен иметь строго определенное оптимальное значение С_opt, в противном случае АЧХ может иметь недопустимо большую неравномерность (эпюра 1 на рисунке 2в) или потенциальные свойства коррекции будут недоиспользованы (эпюра 2 на рисунке 2в).

В настоящее время схемы низкочастотной коррекции находят ограниченное применение, что связано с широким использованием в аналоговой технике трактов типа УПТ, т. е. таких, которые вообще не имеют спада АЧХ в области низких частот. При их применении часто даже возникает задача обратная по отношению к той, которая решается в ходе создания схем коррекции. Это, например, задача обеспечения низкочастотной фильтрации сигналов за счет создания спада АЧХ в области НЧ.

Схемное построение на рисунке 1б называется схемой простой высокочастотной коррекции. В этой схеме сопротивление нагрузки имеет повышенное значение на высоких частотах, благодаря чему в этой области частот уменьшается общий спад АЧХ. Схема на рисунке 1в называется схемой сложной или четырехполюсной коррекции. Ее применение позволяет получить существенный (порядка трехкратного) выигрыш в площади усиления, хотя и требует точной настройки для полной реализации этого выигрыша. Теоретически схема четырехполюсной коррекции может в пределе обеспечить выигрыш, равный .

Обычно выигрыш в площади усиления, получаемый в результате применения схем ВЧ коррекции, используют не столько для расширения полосы пропускания тракта, сколько для увеличения номинального коэффициента усиления. Этого увеличения достигают за счет использования в усилительных каскадах больших сопротивлений в нагрузке при тех же значениях частотных искажений.

Частотная коррекция с помощью внутрикаскадной обратной связи создается на базе схемного построения ОЭ_F, в котором роль двухполюсника Z_F, включаемого в эмиттерную цепь транзистора, играет частотно-зависимая цепь. По такой методике организуется схема высокочастотной эмиттерной коррекции (рисунок 3), в которой в качестве Z_F используют параллельное соединение резистора R_кор и конденсатора C_кор .

Рисунок 3. Схема частотной коррекция с внутрикаскадной ОС