Оформлення звіту

Звіт оформляють відповідно до вимог викладених у восьмій частині посібника.

Контрольні запитання

1. Які засоби застосовуються для підвищення симетрії схеми ДК?

2. Як змінюється вхідний опір схеми ДК при ввімкненні з симетричним та несиметричним входами?

3. Як залежать основні параметри амплітудного обмежувача від значення струму ГСС?

4. Яким чином можна змінювати коефіцієнт підсилення ДК?

5. Які основні напрямки підвищення вхідного опору ДК?

Лабораторна робота №4

ДОСЛІДЖЕННЯ МЕТОДІВ КОРЕКЦІЇ ЧАСТОТНИХ ТА ПЕРЕХІДНИХ ХАРАКТЕРИСТИК

Мета роботи – експериментально дослідити властивості широкосмугового підсилювача та методи корекції його частотних та перехідних характеристик.

Короткі теоретичні відомості

Найбільш поширена схема низькочастотної корекції за допомогою кола R_ф,С­_ф, рис.4.1.

Ємність конденсатора С_ф обирається так, щоб в області низьких частот (НЧ) виконувалась умова R_ф, а для області середніх частот (СЧ) та високих частот (ВЧ) опір цього конденсатора був незначний, тобто .

Еквівалентні схеми підсилювальних каскадів для уніполярних транзисторів і біполярних транзисторів з НЧ корекцією зображені на рис.4.2. На рис.4.3а, показана зміна загального опору навантаження підсилювального каскаду в робочому діапазоні частот та частотна характеристика такого каскаду рис. 4.3 б. НЧ корекція одночасно виконує функції корекції спотворень плоскої вершини імпульсу.

Високочастотна корекція або корекція перехідної характеристики в області малого часу має свої особливості.

При необмеженому зростанні частоти, підсилення будь-якого каскаду завжди спадає до нуля. Це викликано впливом міжелектродних та паразитних ємностей і, крім того, в каскадах на БТ збільшення частоти сигналу призводить до зменшення крутості наскрізної характеристики.

В каскадах з емітерною (витоковою) високочастотною корекцією використовується дія частотно-залежного зворотного зв’язку. Елементи зворотного зв’язку R_КОР, С_КОР вводяться в коло емітера (витоку), внаслідок чого каскад в області низьких і середніх частот охоплений глибоким від’ємним зворотним зв’язком за струмом, рис.4.4.

СС_р

а) б)

Рисунок 4.1 – Каскади з НЧ корекцією, корекція спотворень плоскої вершини імпульсу

СС_р

а) б)

Рисунок 4.2 – Еквівалентні схеми каскадів з НЧ корекцією

а) б)

Рисунок 4.3 – Залежності та

а) б)

Рисунок 4.4 – Каскад з ВЧ витоковою (емітерною) корекцією, корекція перехідної характеристики в області малого часу.

Ємність конденсатора С_КОР вибирається такою, щоб його опір в області низьких частот і середніх частот був значно більший за R_КОР, тобто . Напруга зворотного зв’язку, яка виділяється на паралельному з’єднанніR_КОР, С_КОР в цій області частот, зменшує коефіцієнт підсилення каскаду.

Рисунок 4.5 – АЧХ каскаду з ВЧ корекцією

При збільшенні частоти сигналу (область ВЧ) шунтуючий вплив ємності конденсатора С_КОР зменшує напругу U_β, в наслідок чого зростає коефіцієнт підсилення каскаду. Таким чином компенсується зменшення підсилення за рахунок дії міжелектродних і паразитних ємностей і крутості БТ. Очевидно, що в даному випадку корекція АЧХ досягається зменшенням підсилення каскаду в смузі НЧ та СЧ, коли коефіцієнт підсилення дорівнює, де– глибина від’ємного зворотного зв’язку (ВЗЗ) для НЧ і СЧ. Площа підсилення каскаду, в такому випадку зберігається без змін, але верхня гранична частота каскаду збільшується, рис.4.5.

Підсилювальні каскади на ПТ і БТ з паралельною індуктивною ВЧ корекцією зображені на рис.4.6.(а,б).

Еквівалентні схеми каскадів на ПТ і БТ для області ВЧ зображені на рис.4.7.(а, б). В області ВЧ навантаженням каскаду є паралельний контур з резонансною частотою

.

На низьких та середніх частотах навантаження транзистора практично дорівнює R_n.

Частотна характеристика каскаду з паралельною корекцією наведена на рис.4.8. Форма АЧХ такого каскаду залежить від значення коефіцієнта корекції . Оптимальна частотна характеристика, що забезпечує найбільше розширення смуги без підйому частотної характеристики, досягається при=0,414. У випадку колина АЧХ виникає підйом. Площа підсилення такого каскаду збільшується

,

де – коефіцієнт, що показує у скільки разів розширюється смуга каскаду з корекцією.

Каскади на БТ і ПТ з послідовною індуктивною ВЧ корекцією та їх еквівалентні схеми зображені на рис. 4.9.(а,б,в,г).

Коригувальна котушка індуктивності підключена послідовно до розділового конденсатора С_р. Повна паразитна ємність в цьому випадку розділяється на дві ємності С_вих і С_вх, в результаті чого загальна ємність дорівнює

.

а) б)

Рисунок 4.6 – Каскади з паралельною індуктивною ВЧ корекцією

а) б)

Рисунок 4.7 – Еквівалентні схеми каскадів з паралельною ВЧ корекцією

Рисунок 4.8 – АЧХ каскаду з паралельною індуктивною ВЧ корекцією

а) б)

в) г)

Рисунок 4.9 – Каскади з послідовною індуктивною ВЧ корекцією

Паралельний резонансний контур, утворений L_K і C’₀, має власну резонансну частоту

,

що більша ніж у схемі з паралельною ВЧ корекцією (якщо значенняL_K однакові). На частоті навантаження каскаду – паралельний контур ІІІ виду, який має еквівалентний опір. Оскільки паралельно частині контурупідключений резистор, викид частотної характеристики на частоті паралельного резонансу не спостерігається. Однак викид частотної характеристики може спостерігатися на частоті послідовного резонансу

.

Для більш ефективного згладжування частотної характеристики підсилювального каскаду паралельно до коригувальної котушки індуктивності підключається шунтувальний опірR_Ш. Частотні характеристики каскаду з послідовною індуктивною корекцією наведені на рис.4.10. Застосовуючи одночасно паралельну і послідовну ВЧ корекцію (складна корекція), можна досягнути більшої смуги пропускання і рівномірності коефіцієнта підсилення в широкій смузі частот.

Корекція АЧХ у смузі ВЧ призводить до зростання швидкодії пристрою і забезпечує відповідні зміни перехідної характеристики каскаду в області малого часу, в результаті чого фронт і спадання імпульсу стають більш крутими. Максимальна швидкість зростання вихідного сигналу визначається як V=2πf_B·U_вих. Наявність підйому АЧХ у смузі ВЧ призводить до зростання викиду на ПХ і до додаткових спотворень імпульсу.

Рисунок 4.10 – АЧХ каскаду з послідовною індуктивною корекцією