10.5 Суммарные искажения в многокаскадном усилительном тракте в области высоких частиц.

В многокаскадном (S M-каскадном) усилительном тракте приблизительно можно считать, что суммарный спад А и Х равен сумме спадов, наблюдаемых в отдельных звеньях. Тогда можно записать:

{Е (f _d) =Esk(f _d) +Esm( f _d) +Eнm(f_d) , (10.14)

где E sk (f_d) – спад нормированной А4х входной цепи на частоте f_d

E sm (f_d) – спад нормированной А4х в каскадах ОЭ и ОБ в области в 4 из-за инерционности транзистора m-го каскада на частоте f_d

E нm (f_d) – спад нормированного А4х m-го каскада на частоте fd за счет шунтирующего действия емкости Сn (паразитная емкость)

(Сn_m= C вик_m+ C вk_m+1+C_m )

Следует знать, что не все звенья усилительного тракта вносят заметный спад в его нормирующую А4х.Так заметный спад входных цепей наблюдается при управ источником сигнала с ненулевым выходным сопротивлением (Rc).

Нормированной А4х и спад входной цепи имеют вид:

(10.15)

- постоянная времени входной цепи

- частота среза ФНЧ, образованная Свх усилительного тракта, шунтирующей ее резистивной проводимостью

Существующий ряд подходов улучшения частотных свойств ШУ и увеличения площади его усиления. При этом в состав усилителя не привлекаются весьма дорогостоящие транзисторы с малыми Ск и большими fs(они имеют повышенную стоимость и обладают худшими параметрами, нашим предельно допустимым выходным током или напряжением). Одним из подходов – использование каскадных схем или эмиттерно связанных каскадов на р-п-р и п-р-п транзисторах.

В этих схемах практически не проявляется эффект Миллера, следовательно они обладают пониженными входными емкостями.

В усилительных трактах широко используют каскады с ОК (обладает большой выходной проводимостью) и ОБ (обладает большой входной проводимостью), которые снижают шунтирующее действие Сп.

Например подобным образом (см. рисунок) можно организовать 5-ти каскадный усилительный тракт ШУ:

Рис 2

В этой схеме только емкости Свх, Сп2 и Сп4 могут оказать заметное влияние на каскад АЧХ. Остальные паразитные емкости Сп1, Сп3 и Сп5 оказываются подключенными || к большим проводимостям:

Сп1 большая входная проводимость ОБ;

Сп3, Сп5 большая выходная проводимость ОК.

Пример 10.5

Для каскада (смотри рисунок) рассчитаем , при нормированной АЧХ наfd= 50 МГц.Rf= 5 Ом,Rc= 200 Ом,g21 = 0,18 (А/), Свх = 25 пФ, См = 3 пФ,h= 100.

Для этого каскада оценить нормированной АЧХ на основе примера 10.4

Решение:

Вычислим

Полная проводимость входной цепи:

Частота среза во входной цепи:

Искомое значение спада:

Rc20 Ом

, т. е.Rc в 10 разfвхв 10 разЕвхк 0.

10.6 Частотная коррекция и основные принципы ее организации

Частотная коррекция применяется в ШУ в целях:

расширения полосы усиливаемых частот;

сохранения постоянного коэффициента усиления в широком диапазоне частот.

Коррекции различаются:

низкочастотная компенсация в области НЧ;

высокочастотная компенсация в области ВЧ.

По способу введения коррекция различается:

коррекция с использованием частотно-зависимых нагрузок;

коррекция с помощью частотно-зависимых внутри каскадных обратных связей.

Первый метод применяется при схемах включения транзисторов, выступающих в роли генераторов сигнального тока (ОЭ, ОБ).

Коррекция достигается тем, что в качестве нагрузки используют такую частотно - зависящую цепочку преобразования i_выхU_вых, которая частично или полностью компенсирует спады АЧХ.

Т. к. закон суммирования спадов для усилительного тракта характерен и для подъемов АЧХвведение коррекции в каком-либо звене усилительного тракта позволяет улучшить АЧХ всего усилительного тракта.

На рисунке 10.6 примеры частотно – зависимых нагрузок.

Рис. 10.6

Рисунок 10.6а. Скор выбирается так, чтобы ее импеданс в основной частотной области (С4) был пренебрежимо мал в сравнении с R2 в качестве преобразователяв этой частотной области выступает R2. В области НЧ сопротивление Скор соизмеримо сR2общий импеданс коллекторной цепи имеет повышенное значение в сравнении с С4:, стремясь на нулевых частотах кR₁+R₂. Характеристика этой цепи (рис. 10.7.а)

Рис 10.7.а

На рисунке 10.7.б характеристика коррекции тракта.

На рисунке 10.7.в скорректированная АЧХ

Рис 10.7.б

Рис 10.7.в

Отличие С_кори С_бсостоит в том, что Сб – выполняет свои функции тем лучше, чем больше его величина (отсечение переменных сигналов). Скор должна иметь строго определенное значение, в противном случае АЧХ может иметь неоправданно большие искажения (1) (рис. 10.7.в) или корректирующие свойства не будут использованы (2).

НЧ коррекция используется редко, т.к. есть УПТ, работающие от f=0.

На рисунке 10.6.б. изображена схема простой ВЧ коррекции. Здесь Rн имеет повышенное значение на ВЧ (Z_L=wL)спада АЧХ.

На рисунке 10.6.в. изображена сложная или четырехполюсная коррекция. Эта схема позволяет получить хорошее расширение полосы частот и равномерную АЧХ, но требует сложной настройки (перекрытие по Sусилению).

Частотная ВЧ коррекция за счет внутрикаскадной ОС (рис. 10.8).

Схема ОЭ₊двухполюсник

Zf=f(частота)к сf

Рис 10.8.