2.12.2. Аналіз підсилювальних каскадів в області малих часів

Вираз для відносного коефіцієнта передачі підсилювальних каскадів на БТ і ПТ в області ВЧ має вигляд:

.

Отримаємо вираз для перехідної характеристики:

.

По таблиці 2.3 отримаємо "оригінал":

.

Скориставшись визначенням часу встановлення (див. малюнок 2.4), отримаємо:

;

звідси ;

;

звідси ;

тоді ;

і остаточно отримуємо:

.

З аналізу виразу для витікає, що процес встановлення амплітуди закінчується через отже, щоб не було зменшення каскаду із-за не досягнення сталого режиму, необхідно, щоб тривалість імпульсу була:

.

Врахувати час запізнювання для каскаду на БТ можна таким чином:

.

2.12.3. Аналіз підсилювальних каскадів в області великих часів

Вираз для відносного коефіцієнта передачі підсилювальних каскадів на БТ і ПТ в області НЧ має вигляд:

.

Отримаємо вираз для перехідної характеристики:

.

По таблиці 2.3 отримаємо "оригінал":

.

При розкладаючи у статечній ряд і обмежившись двома членами, при (малюнок 2.40) отримуємо для випадку малих спотворень

плоскої вершини імпульсу (20%):

,

звідки:

.

2.12.4. Зв'язок тимчасових і частотних характеристик підсилювальних

каскадів

Оскільки тимчасові і частотні характеристики каскадів виражаються через постійних часу і то легко отримати вирази, що зв'язують їх. Отже:

,

,

,

.

звідки при отримуємо:

,

.

2.13. Простих схем корекції ачх і пх

Метою корекції є розширення діапазону робочих частот, як в області ВЧ, так і в області НЧ в підсилювачах гармонійних сигналів, або зменшення спотворень в областях МВ і БВ в підсилювачах імпульсних сигналів.

У області ВЧ (МВ) застосовується проста паралельна індуктивна корекція. Складніші варіанти індуктивної корекції застосовуються рідко із-за складності настройки і трудності при реалізації УУ в мікровиконання.

Схема каскаду з простій паралельною індуктивною ВЧ-КОРРЕКЦИЕЙ на ПТ з схемою для області ВЧ (МВ) приведені на малюнку 2.41.

Физически эффект увеличения объясняется относительным увеличением коэффициента передачи на ВЧ за счет увеличения эквивалентной нагрузки каскада (путем добавления индуктивного сопротивления в цепь стока). Эффект уменьшения объясняется увеличением тока через емкость (что сокращает время ее заряда и, следовательно, уменьшает ) за счет того, что в начальный момент выходной ток транзистора практически весь направляется в цепь , его ответвлению в стоковую цепь препятствует ЭДС самоиндукции в индуктивности .

У [6] приводяться основні вирази для розрахунку каскадів з простій індуктивною паралельною ВЧ корекцією для випадку, коли що практично завжди має місце в проміжних каскадах на ПТ:

.

Після перетворення отримуємо:

,

де - нормована частота

m - коефіцієнт корекції, по фізичному сенсу квадрат добротності, що є ( ) паралельного коливального контура (див. малюнок 2.41б) .

Модуль отриманого виразу дає АЧХ коректованого каскаду:

.

Максимально плоска АЧХ виходить, коли m=0,414 [6]. Дана умова витікає з рівності нулю похідної при =0, тобто АЧХ не повинна мати нахилу в крапці =0.

ФЧХ коректованого каскаду визначається виразом:

.

ФЧХ максимально лінійна, якщо m=0,322 [6]. Добротність відповідає межі між аперіодичними і коливальними розрядами конденсатора контура тому при m0,25 викиду в ПХ не буде, оскільки не буде затухаючих коливань в контурі.

На малюнку 2.42 приведені нормовані АЧХ і ПХ каскадів на ПТ з простій паралельною індуктивною корекцією для різних коефіцієнтів корекції m.

Для оцінки ефективності УУ вводять поняття площі посилення П для ШУ і імпульсній добротності D для ІУ:

,

,

.

Як видно з малюнка 2.42, максимальний виграш по цих параметрах в каскаді на ПТ для розглянутого варіанту корекції і відсутності підйому АЧХ на ВЧ (викиду ПХ в області МВ), складає 1,73 [6] разу. Слід підкреслити, що даний виграш виходить за умови коли що зазвичай має місце при використанні каскаду на ПТ як проміжний в УУ.

У каскадах на БТ (схема не приводиться зважаючи на її подібність малюнку 2.41) аналіз ефективності простій паралельній індуктивній корекції складніше із-за необхідності обліку частотної залежності крутизни БТ .

Вираз для відносного коефіцієнта передачі має вигляд [6]:

,

тут - постійна часу каскаду без корекції на ВЧ; - коефіцієнт корекції; - відношення складових постійною часу каскаду.

Даний вираз не дозволяє однозначно оцінити виграш, простій, що дається, паралельною індуктивною корекцією в каскадах на БТ, тому або доводиться удаватися до допомоги ЕОМ, або користуватися таблицями, приведеними, наприклад, в [6]. Аналіз показує, що виграш в площі посилення (імпульсній добротності) може досягати величини, рівної тобто величини, більшої двох разів (теоретично до 20, практично 2.10).

Аналіз так само показує, що проста паралельна індуктивна корекція в каскаді на БТ найбільш ефективна при малих х, що відповідає випадку застосування щодо низькочастотних транзисторів.

В цілому ж слід відмітити, що, не дивлячись на деяку ефективність, проста паралельна індуктивна корекція в сучасній схемотехніці УУ використовується рідко. Це пояснюється, в першу чергу, технологічними труднощам реалізації индуктивностей в ІМС, і сильною залежністю ефекту корекції від параметрів транзистора, що вимагає підстроювання схеми у разі їх розкиду. Можливе використання замість котушки індуктивності індуктивного вхідного опору каскаду з Про (малюнок 2.43).

Індуктивність транзистора VT2 між емітером і загальним дротом рівна:

,

де k=(1,2.1,6).

Резистор R служить для збільшення індуктивності і її підстроювання (при гібридно-плівковій технології лазерною підгонкою або виносними резисторами).

В області НЧ (БВ) знаходить застосування корекція колекторним (стічним) фільтром.

Схема каскаду з НЧ-корекцією на БТ і його спрощена (що враховує вплив тільки ) схема для області НЧ зображені на малюнку 2.44.

Фізично зменшення пояснюється відносним збільшенням коефіцієнта передачі в області НЧ за рахунок збільшення еквівалентного навантаження каскаду шляхом додавання ємкісного опору у ланцюг колектора на НЧ. Ефект зменшення спаду плоскої вершини імпульсу  пояснюється епюрами напруги, приведеними на малюнку 2.44б.

У ідеальному випадку, при умовою корекції буде рівність постійних часів і [6]. У реальних схемах рекомендується брати для підйому вершини імпульсу на (10.20)% можна скористатися співвідношенням:

.