Лекции / СТКУ_какие_то_лекции

растать, и будет увеличиваться коэффициент усиления на НЧ. Т.о.,

рис.6-5

рис.6-6

будет компенсировано снижение КНЧ из-за увеличения сопротивления конденсатора Ср.

При правильном выборе Rф Сф можно уменьшить ωн.гр. в 5÷10 раз и устранить спад плоской части импульса в области больших времён.

Схема хорошо работает при RГ>>Rк<<RН (при высокоомных нагрузках), например, в схемах с полевыми транзисторами. Для биполярных транзисторов коррекция хорошо работает в схемах с высокими RН.

Расширение АЧХ вниз ( по частоте) тем больше, чем меньше коэффициент НЧ коррекции

вRк .

Rф

При этом ЧХ изменяется при изменении параметра коррекции

C Rн

Нормированная ЧХ (рис.6-7):

рис. 6-7

Влияние цепочки RфСф на форму выходного импульса показано на рис. 6-8:

рис. 6-8

Критические значения для ЧХ:

Значение m = 1,4 обеспечивает получение минимальное значение ωгр нижн. без подъема ЧХ.

Если Сф меньше Сф.КРИТ , то появляются подъёмы ЧХ в области НЧ.

6.3.2. НЧ коррекция с помощью ОС

Из-за большого разброса параметров транзисторов и сильного их изменения при изменении температуры, напряжения Епит., старении и т.д. обычные схемы коррекции малоэффективны. Поэтому применяют ООС

(рис.6-9):

ОС уменьшается, что приводит к увеличению коэффициента усиления схемы.

эквивалентная схема на ВЧ показана рис.6-11. Корректирующая индуктивность L образует с емкостью СН параллельный резонансный контур (рис.6-11).

В результате в области ВЧ полное сопротивление нагрузки возрастает и расширяется верхняя граничная частота ωв , улучшаются ЧХ и ПХ.

рис.6-10

рис. 6-11

Индуктивность L берут достаточно малой, чтобы она влияла только на ВЧ.

Схема хорошо работает при RГ>>R<<RН.

Схема проста, удобна, легко настраивается и увеличивает полосу частот в 1,7 раза.

Недостаток – эту схему нельзя применять в интегральных микросхемах из-за нереализуемости L из-за её малых размеров.

ЧХ и ПХ определяются коэффициентом ВЧ коррекции:

При расчете каскадов усиления импульсных сигналов с параллельной индуктивностью значение коэффициента коррекции «а» следует выбирать наибольшим исходя из заданного (допустимого) выброса. При этом время установления будет минимальным Нормированная ЧХ (рис.6-12)

рис. 6-12

6.4.2. ВЧ коррекция с ООС

Принципиальная схема каскада приведена на рис.6-13; вариант (фрагмент) показан на рис.6-14.

Величина емкости СКОР. выбирается такой, чтобы действие ООС в целом сказывается только на НЧ и СЧ. На ВЧ действие ООС из-за СКОРР. ослабляется, компенсируя «завал» АЧХ (рис.6-15).

Характеристика 1 (рис.6-15) соответствует значению СЭКВ

1

= ( XCэкв Сэкв 0), т.е. нет ООС, нет коррекции - обычный

рис. 6-13

рис. 6-14

резисторный каскад без коррекции. Верхняя граничная частота равна В1.

Характеристика 2 соответствует значению СЭКВ = 0 (

менному току.

Коэффициент усиления и полоса немного шире (на уровне 2); верхняя граничная частота равна В2.

рис.6-15

Характеристика 3 соответствует значению 0 < СЭКВ .< , т.е. при малых СЭКВ. она совпадает с характеристикой 2, а при больших Сэкв - с характеристикой 1.

Уменьшая СЭКВ. можно дойти до характеристики 4, у которой площадь усиления П как у характеристики 1, но полоса на уровне √2 раз шире (за счёт снижения коэффициента усиления К).

Подбирая СЭКВ. можно получить кривую 5 и кривую 6. Характеристика 5 - это оптимальная АЧХ (максимально плоская). Выигрыш по полосе ≈ 1,6 раза.

Выводы по теме

1. Процесс усиления транзистора (процесс управления током iк транзистора) может быть рассмотрен как результат изменения его внутреннего сопротивленияRi , в результате чего происходит непрерывное перераспределение напряжения источника между транзистором и

линейные искажения. Данный режим применяется только в каскадах предварительного усиления из-за низкого коэффициента полезного действия.

3. Рабочая точка в режиме В совмещается с началом входной характеристики. Для данного режима Θ = 900. В режиме В получается высокий КПД. Из-за кривизны на-

4.Режим АВ. Рабочая точка А1 устанавливается примерно по середине криволинейного участка входной характеристики. Угол отсечки Θ > 90˚. КПД несколько ниже, чем в режиме В. Преимущество - лучшая линейность (меньше искажений).

5.Режим С. Рабочая точка А1 находится в области за-

пирания; Θ < 90˚. Этот режим применяется в основном в радиопередающих устройствах и специальных усилителях с повышенным КПД.

6. Режим Д - ключевой режим; его особенность состоит в том, что на вход транзистора подают прямоугольные

или отпирающие транзистор. Режим Д позволяет получить очень высокий КПД. Кроме мощных ключевых усилителей данный режим используется также в цифровых устройствах.

7.Предварительный усилитель (ПУ) предназначен для усиления сигналов до уровня, достаточного для управления оконечным или предоконечным каскадом. В ПУ уровни сигналов малы, и параметры транзисторов можно считать постоянными, а нелинейные искажения очень малыми.

8.Спад амплитудно-частотной характеристики и увеличение фазовых искажений усилителя в области ВЧ обусловлен уменьшением крутизны S и сопротивления zН.ЭКВ. из-за наличия выходной емкости транзистора, емкости нагрузки, включая емкость монтажа.

9. Спад характеристики и увеличение фазовых искажений в области НЧ обусловлен влиянием разделительной емкости СР.

10. Отличие анализа работы усилителя на полевом транзисторе от усилителя на биполярном транзисторе - огромное (десятки МОм) входное сопротивление транзистора; выходное сопротивлении RВЫХ не зависит от RГ. Полевой транзистор на частотах примерно до 100 МГц (иногда выше) можно считать безынерционным усилителем.

малых искажений характеристик достигается включением специальных корректирующих цепей.

12. Расширение полосы пропускания необходимы для улучшения показателей импульсного усилителя. Важным показателем ШПУ является площадь усиления каскада:

П = К0 ּ◌fв

которая характеризует способность усилителя создавать усиление в широкой полосе частот.

13.Коррекцию применяют для получения ЧХ специальной формы (например, подъём ЧХ на НЧ или ВЧ), чтобы скомпенсировать снижение усиления в других каскадах; кроме того, при заданных искажениях коррекция позволяет применять в схемах конденсаторы меньшей ёмкости.

14.Для схемы НЧ коррекции при правильном выборе Rф Сф можно уменьшить нижнюю граничную частоту в 5÷10 раз и устранить спад плоской части импульса в области больших времён.

15.Схемы ВЧ коррекции расширяют верхнюю граничную частоту, улучшают ЧХ и ПХ. Возможно увеличение полосы частот в 1,7 раза.

Задания и вопросы для самоконтроля по теме

1.Объясните принцип электронного усиления на биполярном транзисторе.

2.Приведите основные режимы усиления и их особенности.

3.Приведите схему и особенности гальванической (непосредственной) межкаскадной связи.

4.Приведите схему и особенности резистивно-емкостной межкаскадной связи.

5.Приведите схему и особенности дроссельноконденсаторной межкаскадной связи.

6.Приведите схему и особенности трансформаторной межкаскадной связи.

7.Что такое нагрузочная характеристика по постоянному току? Приведите пример ее построения.