ВІКІСТОРІНКА
Навигация:
Інформатика
Історія
Автоматизація
Адміністрування
Антропологія
Архітектура
Біологія
Будівництво
Бухгалтерія
Військова наука
Виробництво
Географія
Геологія
Господарство
Демографія
Екологія
Економіка
Електроніка
Енергетика
Журналістика
Кінематографія
Комп'ютеризація
Креслення
Кулінарія
Культура
Культура
Лінгвістика
Література
Лексикологія
Логіка
Маркетинг
Математика
Медицина
Менеджмент
Металургія
Метрологія
Мистецтво
Музика
Наукознавство
Освіта
Охорона Праці
Підприємництво
Педагогіка
Поліграфія
Право
Приладобудування
Програмування
Психологія
Радіозв'язок
Релігія
Риторика
Соціологія
Спорт
Стандартизація
Статистика
Технології
Торгівля
Транспорт
Фізіологія
Фізика
Філософія
Фінанси
Фармакологія


Корекція амплітудно-частотної характеристики

Резистивних підсилювачів

 

Часто виникає необхідність у підсилювачах з широкою смугою пропускання. Як правило, аперіодичні підсилювачі не забезпечують такої можливості. Виникає необхідність у корекції АЧХ в області нижніх та верхніх частот. Степінь широкосмуговості підсилювача можна оцінити величиною перехідних спотворень. При цьому на вхід підсилювача подається імпульсний сигнал прямокутної форми з крутими фронтом, зрізом та плоскою вершиною.

Суть методу дослідження підсилювача на широкосмуговість за допомогою сигналів прямокутної форми полягає в наступному. Для періодичної імпульсної послідовності, згідно з теоремою Фур’є,

Тут – амплітуда n-ї гармоніки періодичної послідовності прямокутних імпульсів. Для неспотвореного відтворення форми таких імпульсів теоретично смуга пропускання підсилювача має простягатись від нульової частоти (постійна складова U0) до нескінченої частоти (для послідовності прямокутних імпульсів n®¥).

Смуга робочих частот реального підсилювача перемінної напруги обмежена, тому форма вихідного сигналу дещо відмінна від форми вхідного (рис. 75).

Викид на вершині імпульсу зумовлений реактивною (індуктивною) реакцією елементів схеми підсилювача.

Існує зв’язок між нижньою FН і верхньою FВ робочими частотами підсилювача перемінної напруги і величиною внесених ним перехідних спотворень d, tф та ін. Справді, виведену вище формулу для коефіцієнта частотних спотворень в області нижніх частот можна зобразити так:

,

де tн = СрR – постійна часу заряду розділювального конденсатора (рис. 72). Як правило, вважається, що на нижній границі смуги пропускання .

Рис. 75. Форма сигналу на вході (а) та виході (б) підсилювача перемінної напруги

На приведеному рисунку позначено:

ti – тривалість вхідного прямокутного імпульсу;

tф – тривалість фронту вихідного імпульсу – час, за який вихідний сигнал зростає від 0,1 до 0,9 усталеного значення;

tc – тривалість спаду вихідного імпульсу;

DU – спад (нахил) вершини вихідного імпульсу;

– нерівномірність вершини вихідного імпульсу.

Ліву та праву частини рівняння піднесемо до квадрату і після нескладних перетворень отримаємо :

З даного рівняння випливає

Спад вершини вихідного імпульсу DU на навантаженні R пояснюється зростанням за час дії імпульсу напруги на розділювальному конденсаторі Ср (рис. 72). З аналізу експоненціального процесу заряджання конденсатора Ср неважко встановити таку залежність:

Підставляючи з останнього виразу значення tн у формулу для нижньої граничної робочої частоти, отримаємо зв’язок останньої з параметром перехідного спотворення d:

Проаналізувавши виведену вище (пункт 5.2) формулу для коефіцієнта частотних спотворень на верхніх частотах МВ, можна встановити зв’язок між верхньою граничною частотою підсилювача і його параметром перехідного спотворення tф:

Корекція АЧХ здійснюється в рамках базової схеми резистивного підсилювача. При цьому для розширення смуги пропускання вживають такі заходи:

1) використовують транзистори з високою граничною частотою підсилення. Як правило, ця частота визначається як частота, при якій коефіцієнт підсилення зменшується в разів;

2) вводять ОЗ;

3) використовують двополюсники, частотна залежність опору яких компенсує зміну коефіцієнта підсилення підсилювача;

4) найбільш громіздкий та ефективний полягає у використанні чотириполюсників, частотна залежність коефіцієнта передачі яких компенсує зміну коефіцієнта підсилення підсилювача.

Більш детально розглянемо третій метод розширення смуги пропускання.

а) Колекторна ВЧ-корекція (рис. 76)

 

Рис.76. Схема з колекторною ВЧ-корекцією

 

Принцип роботи даної схеми полягає в тому, що послідовно з колекторним резистором вмикається невелика індуктивність такої величини, що спадом напруги на ній в області нижніх і середніх частот можна знехтувати. В області ж верхніх частот опір буде більший. Таке зростання колекторного опору навантаження призведе до зростання коефіцієнта підсилення, отже, зменшення останнього в області верхніх частот буде скомпенсоване. Узагальнена еквівалентна схема матиме вигляд:

 

 

Рис. 77. Узагальнена еквівалентна схема підсилювача

з колекторною ВЧ-корекцією

 

Для спрощення розрахунків вважатимемо, що коефіцієнт підсилення підсилювача не залежить від внутрішньої провідності та провідності опору навантаження, а визначається лише величиною колекторного опору. Провідність колекторного навантаження в області ВЧ може бути зображена так:

 

,

де

б) Емітерна ВЧ-корекція або емітерна корекція АЧХ в області верхніх частот (рис. 78)

На рис. 79 крива 1 відображає характер зміни Ku від частоти при Ск= 0; випадку Ск= µ відповідає крива 5.

Зі зростанням величини ємності коригуючого конденсатора зменшується глибина ОЗ, а отже, зростає коефіцієнт підсилення. При деякій величині ємності конденсатора спостерігається перевищення граничної частоти підсилення (крива 4, рис. 79) в порівнянні з безмежно великою ємністю (крива 5). Це явище зумовлюється зміною характеру ОЗ. У деякому частотному інтервалі для даної величини ОЗ стає додатним. Тому, наприклад, АЧХ підсилювача, що відповідає кривій 4 розширюється в область вищих частот і характеризується зростанням величини коефіцієнту підсилення в високочастотній області.

Рис. 78. Схеми з емітерною ВЧ-корекцією

 

Рис. 79. Частотна залежність Ku схеми з емітерною

ВЧ-корекцією

Корекція АЧХ в області НЧ, як правило, здійснюється за допомогою RC-фільтра живлення (рис. 80). По суті в даній схемі елементи фільтра живлення виконують і функцію елементів корекції АЧХ.

Рис. 80. Схема з корекцією АЧХ в області низьких частот

Величина ємності вибирається такою, щоб для області НЧ величиною провідності цього конденсатора можна було знехтувати (рис. 81, а), а для середніх та верхніх частот схема за перемінним струмом мала би такий вигляд (рис. 81, б):

а) б)

Рис. 81. Провідність конденсатора для НЧ (а), середніх та верхніх частот (б) в схемі з корекцією АЧХ в області низьких частот

 

 

5.4. Тестові завдання

5.4.1.Які струми та напруги, що характеризують роботу транзистора в динамічному режимі, змінюються:

а) тільки струм бази;

б) тільки струм колектора;

в) тільки напруга колектора;

г) усі три взаємопов’язані електричні величини: струм бази, струм колектора, напруга колектора.

 

5.4.2. Які підсилювачі на біполярних транзисторах можна віднести до аперіодичних:

а) резистивний;

б) з коливальним LC-контуром у колекторному колі;

в) з RC-елементами в колекторному колі;

г) з LR-елементами в колекторному колі.

 

5.4.3. Яка роль резистора R? у даній схемі:

 

 

а) відображає внутрішній опір джерела сигналу;

б) відображає внутрішній опір джерела живлення;

в) відображає вхідний опір транзистора щодо вхідного сигналу;

г) відображає опір навантаження колекторного кола транзистора.

 

5.4.4. Яка схема є схемою зі спільним емітером:

 

а)

 

 

б)

 

в)

 

 

5.4.5. Яка сукупність параметрів підсилювального каскаду відповідає схемі ввімкнення транзистора зі спільним емітером:

а) Rвх високий, Rвих високий, фаза вихідного сигналу

відносно фази вхідного змінюється на 180° ;

б) Rвх середній, Rвих середній, фаза вихідного сигналу відносно фази вхідного змінюється на 180° ;

в) R вх середній, Rвих високий, фаза вихідного сигналу відносно фази вхідного змінюється на 90° ;

г) R вх високий, Rвих високий, фаза вихідного сигналу відносно фази вхідного змінюється на 90°.

 

5.4.6. Яка схема коректно відображає еквівалентну схему біполярного транзистора, що описуються системою h-параметрів:

 

 

а) б)

 

в) г)

 

5.4.7. Яка формула коректно відображає вираз для розрахунку вхідного опору підсилювача:

 

h + h11Yн h − h11 Yн

а) Rвх= ; б) Rвх = ;

h22 + Yн h11 + Yн

 

h + h22 Yн h + h11 Yн

в) Rвх = ; г) Rвх = .

h11 + Yн h11 − Yн

 

5.4.8. Які показники підсилювального каскаду відповідають схемі ввімкнення транзистора зі спільним колектором:

а) R вх високий, Rвих високий, фаза вихідного сигналу не змінюється ;

б) R вх високий, Rвих низький, фаза вихідного сигналу відносно фази вхідного змінюється на 90° ;

в) R вх високий, Rвих високий, фаза вихідного сигналу відносно фази вхідного змінюється на 90° ;

г) R вх високий, Rвих низький, фаза вихідного сигналу не змінюється відносно фази вхідного.

 

5.4.9. Які показники підсилювального каскаду відповідають схемі ввімкнення транзистора зі спільною базою:

а) R вх високий, Rвих низький, фаза вихідного сигналу відносно фази вхідного змінюється на 180°;

б) R вх високий, Rвих високий, фаза вихідного сигналу відносно фази вхідного змінюється на 180°;

в) R вх низький, Rвих високий, фаза вихідного сигналу не змінюється відносно фази вхідного;

г) R вх високий, Rвих низький, фаза вихідного сигналу не змінюється відносно фази вхідного.

 

5.4.10. Які елементи схеми забезпечують ВЧ-корекцію АЧХ підсилювача:

 

 

5.4.11 . Які елементи схеми забезпечують ВЧ-корекцію АЧХ підсилювача:

 

5.4.12. Чи змінюватиметься величина коефіцієнта підсилення схеми, якщо збільшувати величину індуктивності L:

 

 

5.4.13. Як вплине на параметри підсилювача, зображеного на схемі, збільшення ємності коригуючого конденсатора Cк:

 

 

5.4.14. Як вплине зростання ємності коригуючого конденсатора Cк на коефіцієнт підсилення :

5.4.15. Яку функцію виконують елементи Rе Cе у схемі :

а) забезпечують стабілізацію напруги живлення;

 

 

5.4.16. Які елементи схеми забезпечують корекцію АЧХ підсилювача в області нижніх частот:

 

5.4.17. Яка функція Сф як елемента корекції АЧХ в області нижніх частот схеми:

 


© 2013 wikipage.com.ua - Дякуємо за посилання на wikipage.com.ua | Контакти