Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 30
Текст из файла (страница 30)
Твк, выражение для постоянной времени вместо (5.51) имеют вид г, = Си Яв+ Яв). 155 Влияние блокировочного конденсатора в истоковой цепи описыва ется соотношениями, аналогичными (5.54) — (5.80), 1',«=1/2ПС~ и»С„, а при определении )р„, )Р„/1„следует принять во внимание, что у полевого транзистора Апэ= ОО, ймэ= ОО, но ймэ)й)~э= э, т.
е. прово- димости прямой передачи (крутизне) полевого транзистора. Таким образом, 11+ 811«), 7»и 1 1 Ч)» Р Ри 2иС«эиии Гэи а в равенствах (557) и (5.58) индекс «э» заменяется на «и» или «к» в зависимости от вида каскада, при этом А,=И„/С»и . Согласно выражению (5.60) А~=1„/С (Я,+%+51„С«и„. З.З. КАСКАДЫ УСИЛЕНИЯ С КОРРЕКЦИЕИ Прн необходимости расширить полосу пропускания частот в каскады вводятся дополнительные корректирующие элементы. Под коррекцией понимают не только снижение искажений, но и получение новых форм, как, например, максимума АЧХ. Рассмотрим коррекцию АЧХ и ПХ.
В зависимости от частотной и временной области ее влияния коррекцию подразделяют на высокочастотную и низкочастотную. Введение высокочастотной коррекции позволяет не только образовать максимум у АЧХ, который может быть использован для компенсации частотных искажений, возникающих в других каскадах или других элементах тракта передачи, или для расширения полосы пропускания (увеличения ), кз), но и для полученияопределенного выигрыша в площади усиления ДЕ=К), т; — . Низкочастотная коррекция способствует выравниванию АЧХ в области нижних частот (т.
е расширению полосы пропускания частот в сторону О) или позволяет пропускать такую же полосу частот, но при меньших значениях емкостей разделительных и блокировочных конденсаторов. С помощью низкочастотной коррекции оказывается возможным получение максимума АЧХ в области нижних частот. Кроме того, корректирующие элементы при необходимости используются для обеспечения устойчивости усилителей с глубокой ОС.
Сама же обратная связь нередко используется для расширения полосы пропускания. Э 3! КАСКАДЫ С ВЫСОКОЧАСТОТНОИ КОРРЕКЦНЕН Эмиттерная коррекция. Каскад с эмиттерной коррекцией отличается от резисторного каскада (рис. 5.12) тем, что емкость конденсатора в эмиттерной певи С„, значительно меныпе (порядка десятков пикофарад), чем С«»э. При небольшой емкости С„, его влияние проявляется только в области верхних частот. В области 1Зв нижних и средних частот емкостное сопротивление 1/ьэС„, оказывается, как правило, значительно больше /т.„и существующая при этом ОС (последовательная по току) заметно снижает коэффициент усиления (рис. 5.19); по мере повышения частоты полное сопротивление цепи Лкэ!!Са „ равное )г /т.,/[1-)-(оэС.,/с„)а~, становится меньше, а это сопровождается уменыпением глубины ОС, Рос 5 19 Амплитудночастотнме характеристики каскадна резисторного (1) н с эмит- Р теркой коррекнней (1— б) при 1!,=О что в какой-то степени компенсирует снижение коэффициента усиления транзистора.
Так, если 1(. к=0 (что эквивалентно шунтированию /хк, конденсатором С. а с бесконечно большой емкостью), то АЧХ в области верхних частот (кривая 1) не будет отличаться от свойственной резисторному каскаду без коррекции (рнс. 2.4,а и 5.13). При С.,=О из-за ОС коэффициент усиления становится меньше, но форма АЧХ сохраняется при небольшом расширении полосы пропускания (кривая 2). При неэкстремальном значении 0<С„„ч оо и повышении частоты от нуля АЧХ представляет собой кривую Л, которая при малых значениях частоты совпадает с кривой 2 (так как 1/ьтС„, здесь очень велико, что равносильно приближению С„, к нулю), а на весьма высокой частоте — с кривой 1 (поскольку при оэ — оо 1/оэС ° -0 подобно тому, как если Сна-+-оо, что и было показано на рис. 5.)б).
При меньшей емкости С„, участок АЧХ перехода линии 2 к линии ! располагается правее. Уменьшая С,„можно дойти до характеристики 4, которой согласно рис. 5.13 соответствует такаЯ же площадь УсилениЯ с1н, как У каскада с исходной кривой 1. А это означает, что с помощью эмиттерной коррекции при (си=сонэ( можно расширять полосу пропускания частот, правда, снижая усиление. У величив С„, до С,,„„, можно получить самую большую площадь усиления, сохранив форму АЧХ плоской (кривая 5), дальнейшее небольшое Увеличение Сиа пРиводит к обРазованиго максимума (кривая 6).
Характеристика типа кривой 5 называется максимально плоской, или оптимальной. Выигрыш по площади У~иления, получаемый за счет использования эмиттерной коррекции при Иг=0, составляет 1,45...!,6 при отсчете /, --как обычно, на УРовне — 3 дВ 157 "из из Рпс б »1 Семейство нормированных переходных характеристик каскада с эмиттерной коррекцией при Рте=о! !) Си се; 3) Си» 0; 3) кР»си»еского Режи из; и) С 300 пФ; 0) С, !000 пФ; 6) Си„ )0000 »Ф Рпс 520. Варианты схемы эмиттериой цепи в каскаде с эмиттерной коррекцией при повышенной стабилизации режвма )ба Следует обратить внимание на то, что здесь уровень отсчета номинального усиления (т.
е. усиления в области средних частот) 6 относится к горизонтальному участку кривой 2 (в отличие от кр'ивой 1 на рис. 5.(6 (С,,=со)). То, что кривые 5 и б вышли за пределы линии 1, объясняется изменением характера ОС, которая в данном участке частотного диапазона вследствие дополнительного фазового сдвига, вносимоГо цепочкой С» зрсп з, ста)новится положительной (см. ла рис.
3.!4,а) За счет последовательной (и частотно-зависимой ОС, на которой основана коррекция, происходит увеличение входного сопротивления и снижение входной емкости, что позволяет несколько уменьшить емкости разделительных и блокировочных конденсаторов, в первую очередь С'р, в ряде случаев можно отказаться от применения блокировочного конденсатора Са,, большой емкости, поскольку происходящее при этом снижение коэффициента усиления все равно необходимо для расширения полосы пропуска!ния.
Находящийся в эмиттерной цепи резистор )сиз повь)шает стабильность режима работы по постоянному току и способствует достижению лучшей стабильности усиления (если он не шунтирован конденсатором болыпой емкости). Если сопротивление резистора )с„, как элемента высокочастотной коррекции оказывается недостаточным для получении требуемой стабильности режима, то в этом случае можно ввести дополнительный резистор Я', (рис. 5.20»я), шунтированный блокировоч- НЫМ КОНдсиеатпрОМ Саи ° бОЛЫПОй ЕМКОСТИ, ИЛИ ИСПОЛЬЗОВатЬ наряду с эмиттером еще и коллекторную стабилизацию. Схемы на рис. 5.20,а и б потенциально эквивалентны, но первая проще в смысле рассмотрения протекающих в ней процессов и расчета, однако требуется применение блокировочного конденсатора Соз, с емкостью, большей в (1+/тээЯнэ) раз Сэп, причем в схеме на рнс, 5 20 б /(и э=оэмээ/(/нэ+Лз э) ° Перейдем теперь к рассмотрению переходных характеристик и(!) =ив(!)/К(l, (рис.
5.21); при Сн,=ос (кривая 1) ПХ, обычная для режима резисторного каскада (см. Рис. 2,2!), а при Сн,=О сохраняется прежняя форма, но максимум б(!) ниже вследствие меньшего коэффициента усиления. При неэкстремальном значении емкости С„, она не успевает приобрести сколько-нибудь заметный заряд и напряжение на конденсаторе С„, близко к нулю, что эквивалентно С.,=ос,,при этом переменная ив(!) следует кривой /.
По мере накопления заряда ток через С„, становится меньше, стремясь к нулю, а это не отличается от условий работы, когда Сн,= О, Поэтому окончание переходного процесса описывается кривой, сближающейся с кривой 2. При сравнительно небольшой емкости (кривая 3) переходный процесс протекает быстрее, чем при С.э=О |или С,=оо, т. е. время установления !» получается меньше; прн несколько большем значении С., (300 пФ) появляется выброс (кривая 4), а само установление может оказаться колебательным. Последнее объясняется тем, что корни характеристического уравнения системы (второй степени) оказываются комплексными, т. е. эквивалентная добротность превышает 0,5.
Эмиттерная коррекция наряду с возможностью снижения !т позволяет получить выигрыш в отношении К//т, если /с„=О. Анализ эквивалентной схемы каскада с эмиттерной коррекцией (рис. 5.22) позволяет представить передаточную функцию в виде К(а) =, (5. 68) которая содержит ~нуль и два полюса, зависящие от вещественных параметров а, пт н п. я, й!л> й бз' т,„Гл1 Г„, Г,<р/ Рис о 22. Эквивалентная схема каскала с эмнттерной коррекцией лля веркин' частот и малых вре- мен Возв озвращаясь к рис, 5.!9, отмети|м, что кривая 4 соответствует равенству нуля и полюса, достигаемому при условии т= а+в/а, (5.69) приводящему к функции 159 К (р) = 1+ нр/и (5. 70) где Рис. 623, /т мивитудиочастотные нара»тернет»- ни каскадов реэисторного (/) н с эмнттерной (ай) коррекцией (2 †) ири /сгчеО 166 й э а+ лат а ген з ! + г б/гбэ+ 2~ ~~на Для общего случая, когда /?,ФО, а = С„,)с„;, (/эг+ г б)(Си+ Я /(на С»)+ Рна(Сб'э+ тС»э) т — х+ 5 /~ ',' (5.72) (Р, + г'и) Сэ Снз Риз Х+ 2 Рна где ) =1+ (Йг+г'б)/гб э', Сз=Сб'а+5!/снС».
Коэффициент при /ст=О и р=)оэ и Сэг, (5.73) а ! и б/гб'»+о'кнэ в (5.?0), как вытекает нз (2.8), (2.12) и (2.13), определяет часто- ту полюса, равную частоте /, и; а 1 + г'б/гб, + Яэмнэ (5. 4) ( в»Г)з=р 2ни 2лСвг б Перемножая правые части (5.71) и (5.?4), находим площадь уси- ления для /?, = 0 Ь =К(~,,), „=и!К„/2. С,'„ (5.75) которая согласно (5.50) получается такой же, как у резисторного каскада без коррекции. Для каскада, возбуждаемого от реального источника сигнала с /?г~О; соблюдая условие т=а+л/а, находим при г=р ! + (/г~ + г б)/гб'э + 2~низ в ! а 2л Св (гсе + г б) э (5 76) Используя (5.71) и (5.?6), найдем площадь усиления ()и, кото- рая оказывается меньше, чем резисторного каскада без коррекции (рис. 5.23).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
