- •2. Аналоговые электрические устройства
- •2.1. Общие сведения. Классификация и основные характеристики усилителей.
- •2.1.1. Общие сведения об усилителях.
- •2.1.2. Классификация усилителей.
- •2.1.3. Основные характеристики усилителя
- •2.1.3.1. Коэффициент усиления
- •2.1.3.3 Входное и выходное сопротивления
- •2.1.3.4. Искажение сигналов в усилителе
- •2.1.3.5. Переходные характеристики
- •2.1.4 Типовые функциональные каскады полупроводникового усилителя.
- •2.1.5. Математическое описание усилительных устройств
- •2.1.6. Представление передаточной функции элементарными звеньями
- •2.1.7. Частотные характеристики усилительных устройств
- •2.2. Обратные связи. Понятие устойчивости.
- •2.2.1. Обратная связь
- •2.2.2. Влияние цепи обратной связи на основные характеристики усилительного устройства
- •2.2.2.1. Коэффициент усиления
- •2.2.2.2. Полоса усиливаемых частот
- •2.2.3. Понятие об устойчивости усилителя
- •2.2.3.1. Частотный критерий устойчивости
- •2.2.3.2. Алгебраический и фундаментальный критерии устойчивости
- •2.3. Усилительные каскады на транзисторах.
- •2.3.1. Принцип работы усилителей.
- •2.3.2. Токи покоя и напряжения покоя в усилительных каскадах
- •2.3.3. Понятие о классах усиления усилительных каскадов
- •2.3.3.1. Класс усиления а
- •2.3.3.2. Класс усиления в
- •2.3.3.3. Класс усиления ав
- •2.3.3.4. Класс усиления с и d
- •2.3.3.5. Методы стабилизации рабочей точки
- •2.3.4. Каскад с последовательной отрицательной обратной связью по току нагрузки
- •2.3.5. Каскад с параллельной отрицательной обратной связью по выходному напряжению
- •2.3.6. Формирование частотной характеристики каскадов с цепями оос
- •2.3.7. Усилительный каскад по схеме с общим истоком
- •2.3.7.1 Основные параметры каскада усилителя на полевом транзисторе
- •2.3.8. Эмиттерный и истоковый повторители.
- •2.4. Каскады предварительного усиления
- •2.4.1 Условия работы каскадов предварительного усиления
- •2.4.1.1. Требования к каскадам и режим работы
- •2.4.1.2. Определение частотной, фазовой и переходной характеристик
- •2.4.2 Резисторный каскад
- •2.4.2.1. Применение, принципиальные и эквивалентные схемы
- •2.4.2.2 Характеристики и расчетные формулы резисторного каскада
- •2.4.2.3. Расчетные формулы каскада в области средних частот.
- •2.4.2.4. Расчет транзисторного резисторного каскада
- •2.4.2.5. Резисторные каскады предварительного усиления, работающие на внешнюю нагрузку, и резисторные входные цепи
- •2.5. Выходные каскады
- •2.5.1. Условия расчета каскадов мощного усиления
- •2.5.2. Расчет однотактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме а
- •2.5.3. Расчет двухтактного транзисторного каскада мощного усиления в режиме в
- •2.5.4. Бестрансформаторные двухтактные каскады мощного усиления
- •2.5.5. Расчет бестрансформаторных двухтактных каскадов
- •2.6. Широкополосные каскады и каскады специального назначения
- •2.6.1. Особенности широкополосных усилителей.
- •2.7. Схемы коррекции без обратной связи
- •2.7.1. Низкочастотная коррекция
- •2.7.2. Высокочастотная коррекция
- •2.8. Схемы коррекции с обратной связью
- •2.8.1. Низкочастотная коррекция
- •2.8.2. Высокочастотная коррекция
- •2.9. Повторители
- •2.9.1. Простые повторители
- •2.10. Усилители постоянного тока
- •2.10.1. Основные свойства и применение
- •2.10.2. Усилители постоянного тока, с непосредственной связью
- •2.11. Дрейф нуля и способы его уменьшения
- •2.11.1 Причины дрейфа нуля
- •2.12. Балансные и дифференциальные каскады
- •Библиографический список
2.7. Схемы коррекции без обратной связи
2.7.1. Низкочастотная коррекция
Простой схемой низкочастотной коррекции является включение цепочки CфRф в выходную цепь усилительного элемента (рис. 2.7.1а). Такая схема коррекции удобна тем, что цепочка CфRф
Рис. 2.7.1 Низкочастотная коррекция цепочкой CфRф: а — принципиальная схема каскада; б —.его эквивалентная схема для нижних частот.
одновременно действует как развязывающий фильтр, защищающий каскад от паразитной обратной связи через общий источник питания, а также как фильтр, сглаживающий пульсации напряжения питания. Низкочастотная коррекция цепочкой CфRф не требует добавления в каскад дополнительных деталей, увеличивающих стоимость схемы и снижающих ее надежность и усиление.
Рассмотрим принцип действия такой схемы коррекции с помощью эквивалентной схемы, изображенной на рис. 2.7.1б. Емкость конденсатора Сф берут такой, чтобы на средних, а тем более верхних частотах сопротивление его было ничтожно по сравнению сопротивлением нагрузки выходной цепи усилительного элемента, величина которого и определяет усиление каскада на этих частотах. При понижении частоты сигнала сопротивление цепочки CфRф, а следовательно, и сопротивление нагрузки выходной цепи усилительного элемента, а с ним и напряжение сигнала
Рис. 2.7.2. Коррекция частотной характеристики усилительного каскада в области низких частот: а – частотная характеристика цепочки CRн; б – характеристика каскада до цепочки CRн; в – результирующая частотная характеристика. Сплошные линии – критическое значение Сф; пунктирные - значение Сф; меньше критического.
будут увеличиваться, в результате чего коэффициент усиления каскада в области низших частот возрастет. Таким образом, будет компенсировано снижение усиления на низших частотах из-за влияния конденсатора межкаскадной связи С и блокировочные конденсаторов цепей стабилизации и смещения. На рис. 2.7.2 показано такое корректирование частотной характеристики усилительного каскада в области низких частот; из рисунка видно, что при необходимости можно получить частотную характеристику с подъемом в области низких частот.
При правильном выборе Rф и Cф схема низкочастотной коррекции позволяет уменьшить нижнюю рабочую частоту резисторного каскада в 5—10 раз, а иногда и более и сильно снизить или совсем устранить спад импульсных сигналов при неизменных (прежних) значениях емкостей разделительных и блокировочных конденсаторов каскада.
Такая схема коррекции особенно хорошо действует при усилительных элементах с высоким выходным и входным сопротивлениями, например в резисторных каскадах предварительного усиления с полевыми транзисторами, т. е. при Rг>>R<<Rн, где Rг — выходное сопротивление усилительного элемента переменному току; при биполярных транзисторах она наиболее эффективна при работе каскада на высокоомную нагрузку Rн, например на модулятор кинескопа, отклоняющие пластины осциллографической трубки, входную цепь каскада с полевым транзистором. В каскадах с трансформаторной межкаскадной связью, а также в повторителях рассматриваемая схема не корректирует характеристику, а вносит дополнительные частотные и переходные искажения. Даваемое этой схемой расширение полосы частот или уменьшение емкости конденсаторов тем больше, чем меньше коэффициент низкочастотной коррекции b=R/Rф, т. е. чем больше Rф по сравнению с R; вид частотной и переходной характеристик каскада с такой коррекцией в основном определяется отношением постоянных времен корректирующей цепи и цепи нагрузки m = CфR/CRн.
На рис. 2.7.3а изображено семейство нормированных частотных характеристик — зависимость относительного усиления Y от нормированной частоты Х=6,28/ CRн в области низших частот, а на рис. 2.7.3б — семейство, переходных нормированных характеристик — зависимость Y от нормированного времени x=t/CRн в области больших времен для каскада с рассматриваемой коррекцией. Оба семейства приведены для значения b=0,5 при различных значениях т.
Рис. 2.7.3.
При схема имеет наилучшую частотную характеристику (характеристику с наиболее широкой полосой усиливаемых частот, но без подъема) - на рис. 2.7.3 а это соответствует кривой при m = l,4; a при m = 1 начало переходной характеристики для больших времен параллельно горизонтальной оси (кривая для т=1 на рис. 2.7.3б). Если уменьшить емкость конденсатора Сф по сравнению с критической, соответствующей указанным выше значениям т, на частотной и переходной характеристиках каскада появятся подъемы. Как видно из рис. 2.7.3, подъем с уменьшением Сф, а следовательно, и с уменьшением т возрастает.
По этим семействам рассчитывают элементы схемы каскадов усиления гармонических и импульсных сигналов с низкочастотной коррекцией RфСф при любом заданном виде частотной или переходной характеристики. По этим же семействам можно рассчитывать коррекцию такого типа и для каскадов, в которых вышеприведенное неравенство не соблюдается (например, для каскадов, работающих на низкоомную входную цепь биполярного транзистора с общим эмиттером), используя методы, описанные в специальной литературе.