книги из ГПНТБ / Левичев В.Г. Радиопередающие и радиоприемные устройства [учеб. пособие]

Полезно заметить, что в импульсном усилителе ток базы имеет сложную форму. Направление его периодически изменяется. Мгно­ венные значения тока базы могут быть значительными. Однако постоянная составляющая тока базы (среднее значение) незначи­ тельна.

3. Видеоусилители с высокойастотной коррекцией

Основной недостаток простейшей схемы видеоусилителя за­ ключается в том, что для получения широкой полосы пропуска­ ния в области верхних частот (с целью получения кратковремен­ ных фронтов выходных импульсов) сопротивление нагрузки уси­ лительного прибора должно быть малым. При этом коэффициент усиления каскада по напряжению оказывается небольшим (еди­ ницы).

Для получения большего усиления при наличии той же поло­ сы пропускания или для расширения полосы пропускания при неизменном усилении в видеоусилителях применяют различные виды частотной коррекции.

а) В и д е о у с и л и т е л и с и н д у к т и в н о й к о р р е к ц и е й

Простейшие схемы видеоусилителей с индуктивной коррекцией изображены на рис. 2.80. Каждая из них представляет собой ре-

Рис. 2.80. Схема импульсного усилителя с высокочастотной индуктивной кор­ рекцией:

а — на пентоде; 6 —на транзисторе

зисторный каскад, в котором последовательно с нагрузочным ре­ зистором включена небольшая индуктивность (порядка единиц или десятков мкгн).

310

Роль корректирующей индуктивности в обеих схемах анало гична. Объяснить ее можно применительно к усилению синусои дальных сигналов различной частоты или применительно к усилению прямоугольных видеоимпульсов. Для первого метода удоб

сигнала сопротивление контура постепенно возрастает. На резо­

311

По вертикальной оси графика отложен коэффициент усиления каскада в относительном масштабе, а по горизонтальной оси от­ ложена относительная частота. Под относительной частотой пони­ мается отношение частоты сигнала к верхней граничной частоте данного усилителя при закороченной катушке L a :

'вых,

Рис. 2 . 84 . Зависимость формы импульсов на выходе видеоусили­ теля от добротности контура

Зависимость формы импульсов на выходе усилителя от доброт­ ности контура иллюстрируется тремя примерами на рис. 2.84. Из них видно, что на вершине импульса может появляться характер­ ный выброс S. Величина его растет с повышением Q. Но при этом

312

Рис. 2.85. Зависимость величины выброса на вершине импульса п времени нарастания импульса от добротно­

сти контура

кость схемы заряжается (или разряжается) током большей ве­ личины, чем без катушки 1 а , и напряжение на выходе усилителя изменяется более резко.

разом, что на средних частотах отрицательная обратная связь максимальна, а с повышением частоты ее величина уменьшается. В результате этого частотная характеристика видеоусилителя в области верхних частот может иметь значительный подъем.

Применением КООС достигается не только расширение поло­ сы пропускания усилителя. Он одновременно приобретает полез­

313

Рис. 2.86. Схема импульсного усилителя с после­ довательной КООС по эмнттериому току

емкость конденсатора Сэ .к невелика (обычно сотни пикофарад). Сопротивление Яэ.к обычно бывает порядка сотен ом. Более по­ дробно о значении этих величин поговорим в процессе объяснения рис. 2.87.

314

Предположим, что Яэ .к = 0. Тогда и конденсатор Сэ .к не нужен. В этом случае в усилителе обратной связи нет и его коэффициент усиления максимален. Напряжение на коллекторе изображается

ционная отрицательная обратная связь уменьшает амплитуду вы­ ходного импульса и длительность его фронтов. Однако сокраще­ ние длительности фронтов происходит в меньшей степени, чем

рад), то будет наблюдаться постепенное возрастание крутизны фронтов импульса, т. е. уменьшение их длительности. Поэтому форма напряжения на коллекторе транзистора становится более прямоугольной (кривая в).

Происходит это вследствие того, что конденсатор Сэ .к неболь­ шой емкости устраняет обратную связь для высших гармоник ча­ стотного спектра импульсного сигнала, но сохраняет ее для об­ ласти его средних и нижних частот. По этой причине изменение коллекторного напряжения начинается при отсутствии обратной связи, а заканчивается при ее наличии.

Физически это объясняется тем, что напряжение на конден­ саторе не может изменяться мгновенно. Все это означает, что из-за наличия сравнительно малой емкости Сэ .к отрицательная об­ ратная связь в усилителе начинает действовать с небольшим за­ паздыванием. Когда это время истекает, фронт импульса оказы­ вается уже сформирован. Такая обратная связь является инер­ ционной.

При емкости Сэ.к в несколько тысяч пикофарад обратная связь вступает в действие с очень большим опозданием и напряжение на коллекторе успевает измениться на величину, большую, чем амплитуда импульса (кривая г). В результате этого на вершине импульса появляется характерный выброс.

Помимо коррекции фронта выходных импульсов резистор /?э .к осуществляет температурную стабилизацию исходного режима усилителя. Если она оказывается недостаточной, а форма импуль­

ре /?э.к, а ООС для постоянного тока эмиттера получается на сум­ марном сопротивлении

Основной недостаток данных схем заключается в малом уси­ лении низших гармоник импульсных сигналов. Объясняется это

315

значительным увеличением емкости Сэ .к нелегко, так как электро­ литические конденсаторы очень большой емкости имеют малое со­ противление утечки и большие габариты.

Указанный недостаток приведенных схем может оказаться су­ щественным в случаях очень низкой частоты повторения усиливае-

Рис. 2.88. Варианты схем импульсных усилителен с повышенной температур­ ной стабильностью исходного режима

Применим эту коррекцию в простейшем усилителе на транзи­

316

ра Ск.ф. Для переменных составляющих коллекторного тока (т. е. для гармоник импульсного сигнала) они соединены параллельно.

Идея низкочастотной коррекции состоит в том, что фильтр Як.фСк.Ф обеспечивает увеличение сопротивления коллекторной на­ грузки транзистора с понижением частоты усиливаемых колеба­ ний (рис. 2.90).

Рис. 2.90. Зависимость сопротивления коллек­

Объясняется это тем, что из-за возросшего сопротивления тран­ зистора конденсатор Ск.ф медленно подзаряжается. Результатом такого процесса является повышение потенциала его правой об­ кладки и, следовательно, коллектора транзистора.

317

экспоненциально понижается. Одновременно понижается и потен­ циал коллектора.

В обоих случаях на выходе переходной цепи усилителя можно получить импульс с плоской вершиной. Для этого необходимо выбрать элементы фильтра так, чтобы напряжение на конденса­

нижнюю гранитную частоту усилителя можно определить по урав­ нению

ступают на индикатор. Он соединяется с приемником при помощи коаксиального кабеля. Входное сопротивление кабеля обычно бы­ вает емкостным. Это означает, что действие соединительного ка­ беля на оконечный каскад видеоусилителя равноценно некоторой

318

нем нарастания фронтов (десятые, а иногда и сотые доли микро­ секунды) .

Данную задачу может выполнить каскад с очень малым вы­ ходным сопротивлением и широкой полосой пропускания. Таким каскадом может быть катодный или эмиттерный повторитель.

с нагрузкой в цепи катода. Он может называться также усилите­

В этой схеме нагрузкой лампы слу­ жит резистор RK- Следовательно, в дан­ ном случае нагрузка лампы активна по характеру.

Для анализа свойств усилителя бу­ дем считать, что на входе его действует синусоидальное напряжение. Из схемы ивх видно, что в любой момент времени

следовательная ООС по напряжению, так как все выходное напря­ жение одновременно является и напряжением обратной связи.

Выше отмечалось, что напряжение обратной связи всегда мень­ ше входного напряжения. Поэтому для данного каскада вместо термина «коэффициент усиления по напряжению» чаще исполь­

319