2. Высокочастотная коррекция

Наиболее распространены схемы усилительных каскадов с индуктивной и эмиттер ной высокочастотной коррекцией (рис.6,7).

1. Индуктивная коррекция.

В усилителе с индуктивной коррекцией (элемент коррекции Lк (рис.6)) с ростом частоты возрастает эквивалентное сопротивление коллекторной нагрузки, увеличивается верхняя граничная частота, уменьшается время установления, возрастает площадь усиления каскада, а при больших величинах индуктивности появляется подъем в частотной характеристике и выброс в переходной характеристике.

Рис.6.Усилительный каскад с индуктивной высокочастотной коррекцией: а) принципиальная схема; б) эквивалентная схема для области высоких частот

Оптимальная (максимально широкая без поемов) частотная характеристика получается при коэффициенте коррекции

,

где Ro=Rк||Rн||Ri, Со=Сн+Свых.

При этом расширение частотной характеристики и увеличение площади усиления каскада равно 72%. Наибольшая верхняя граничная частота (при m>0,6)

.

Выигрыш во времени установления (tу некор./tу корр.) равен 1,36 (при mопт=0,25) и 1,68 при критическом выбросе =1% (при m=0,35), а максимально может достичь величины 2,3-2,75 (при 0,9 -) (см.прил.3).

2. Эмиттерная коррекция.

Эмиттерная высокочастотная коррекция (элементы коррекции – Rос, Cос (рис.7)) наиболее распространены в транзисторных усилителях. Ее достоинства – простота, малогабаритность, эффективная коррекция как собственной инерционности транзистора, так и инерционности нагрузки, стабилизация режима и параметров каскада, увеличение входного сопротивления, возможность увеличить площадь усиления каскада. Недостаток – уменьшение коэффициента усиления в области средних частот.

Элементы коррекции Rос, Cос создают в каскаде частотозависимую отрицательную обратную связь, глубина которой уменьшается с ростом частоты, что ведет к относительному возрастанию коэффициента усиления, росту верхней граничной частоты и появлению подъема в частотной характеристике в области высоких частот (рис.7,б), уменьшению времени установления и появлению выброса в переходной характеристике (рис.7,в). Типовые величины: Rос – десятки Ом, Cос – десятки пФ – десятки нФ, в зависимости от диапазона частот и остальных элементов схемы каскада. Но всегда Сос на несколько порядков меньше Сэ – блокировочной емкости схемы с эмиттерной стабилизацией.

Физическая эквивалентная схема каскада (рис.7,а) показывает, что с ростом частоты за счет уменьшения сопротивления возрастает доля входного напряжения, выделяющаяся на эмиттерном переходе (Uп) и соответственно растет ток в выходной цепи Iк=SпUп, где Sп – внутренняя крутизна транзистора

.

Соответственно возрастает и коэффициент усиления. Точный расчет характеристик усложнен [1,2] необходимостью учитывать вклад нескольких компонент (емкости нагрузки, выходной емкости транзистора, входной проводимости, крутизны), которые имеют различный характер зависимости от частоты и неодинаковую относительную величину в разных каскадах (см. прил.4).

При использовании высокочастотного транзистора, когда CоRо>>, где- собственная постоянная времени транзистора;

Rо=Rк||Rн||Ri – эквивалентная постоянная времени транзистора;

Со=Сн+Свых+См – эквивалентная емкость нагрузки;

,

можно приближенно считать, что оптимальная частотная характеристика будет получена при . (Сос – “оптимальная” емкость высокочастотной коррекции, Со=Сн+Свых+См).

Рис.7. Каскад с эмиттерной коррекцией:

а) принципиальная схема, б) эквивалентная схема,

в) семейство частотных характеристик, г) семейство переходных

характеристик