Коррекция фронта

известно, что при соединении каскадов усиление растет быстрее, чем время нарастания, и добротность повышается. Поэтому с точки зрения переходных и частотных свойств выгоднее использовать два каскада вместо одного при том же коэффициенте усиления. Усиление каскада выгодно уменьшать с помощью отрицательной обратной связи, вводя последовательное сопротивление в цепь эмиттера. Такая обратная связь повышает стабильность, линейность и входное сопротивление каскада. Однако одновременно снижается его добротность.

Снижение добротности каскада означает, что его коэффициент усиления падает сильнее, чем время нарастания, т.е. выигрыш от использования двух каскадов вместо одного уменьшается. Для восстановления добротности каскада шунтируют небольшой , которую называют корректирующей. Идея такой коррекции заключается в том, чтобы «закоротить» на первом этапе переходного процесса. Тем самым будут сильно увеличены начальный ток базы и начальная скорость нарастания тока эквивалентного генератора

β . Соответственно сократиться время нарастания фронта.

Поскольку вводиться специально для создания отрицательной обратной связи, естественно считать, что 〉〉 . Для упрощения анализа положим = 0 .

коэффициент усиления

;

№14

На рис. 7.1 показаны две основные схемы каскадов с трансформаторным входом и выходом. Чаще применяется схема(рис7.1), которую называют схемой с последовательным включением выходного трансформатора Тр2 . Схема с параллельным включением выходного трансформатора (рис. 7.2) нуждается в переходном конденсаторе. В основе последней схемы лежит обычный каскад ОЭ, к которому просто добавлен трансформатор. Каскад с последовательным включением трансформатора более существенно отличается от каскада с емкостными связями: 1) коллектор транзистора непосредственно присоединен к шине ЕК по постоянному току (так как активное сопротивление первичной обмотки Тр2 мало); 2) выходное сопротивление каскада в связи с отсутствием RK равно и обычно гораздо больше выходного сопротивления в усилителе с параллельным включением, где Rвых ≈RK . Кроме того, при последовательном включении через первичную обмотку трансформатора Тр2 протекает постоянный подмагничивающий ток. Что касается входного трансформатора Тр1 , то способы включения его вторичной обмотки в сущности равноценны: конденсаторы C1 и CЭ , имеют достаточно большую емкость, так что по переменному току вторичная обмотка присоединена между базой и эмиттером.

рис7.1 рис 7.2

В обоих случаях параллельно входному сопротивлению оказывается включенным эквивалентное сопротивление базового делителя. Если это нежелательно, можно включить обмотку между средней точкой делителя и базой, а одно из плеч делителя зашунтировать большой емкостью. Применение трансформаторов для связи транзисторных каскадов имеет некоторую специфику по сравнению с ламповыми схемами. Это связано со сравнительно малыми входными сопротивлениями транзисторных каскадов и обратным (по сравнению с лампами) соотношением входного и выходного сопротивлений: Rвх <Rвых . В связи с этим, во-первых, необходимы меньшие индуктивности обмоток при одной и той же нижней граничной частоте (так как постоянная времени L / R получается больше) и, во-вторых, для межкаскадной связи следует обычно применять не повышающие, а понижающие трансформаторы.

№15 Усилители с трансформаторной связью. Область низших частот. Граничная частота и выбор индуктивности обмоток трансформатора.

В области средних частот мы пренебрегаем индуктивн. обмоток трансформаторов, считая их бесконечно большими. Между тем именно эти индуктивности наряду с емкостями обусловливают частотные искажения в области низших частот. Эквивалентные схемы входной и выходной цепей каскада для этой области показаны на рис. 7.4. Здесь собственные сопротивления обмоток включены в сопротивления R_Г , R_вх' и R_вых , R_Н', а все емкости для простоты опущены. Граничная частота и выбор индуктивности обмоток трансформатора. Наличие реактивного сопротивления X_L1 приводит к уменьшению входного тока, а значит, и входного напряжения. Поэтому с уменьшением частоты параметры K_U и K_I должны уменьшаться.

Их частотные характеристики получаются одинаковыми и имеют вид:

фор-ла 7.15

где A₀ – значение параметра на средних частотах, а граничная частота выражается следующим образом:

фор-ла 7.16

Знак плюс в числителе (7.15) поставлен для общности. Вообще говоря, этот знак и соответственно фаза параметра зависят от включения обмоток. Нетрудно заметить, что граничная частота будет минимальной при R_Г <<Rвх' и максимальной при R_Г >>R^’ вх . При заданной граничной частоте необх. значение индуктивности первичной обмотки легко получается из (7.16).Ответвление тока эквивалентного генератора в индуктивность L2 (рис. 7.4) приводит к уменьшению нагрузочного тока и выходного напряжения. Частотные характеристики параметров имеют вид (7.15), где граничная частота:

В зависимости от значения R_Н' граничная частота и посто-

янная времени будут меняться. Наилучшие частотные и переходные свойства соответствуют малым значениям R_Н' ; при больших R_Н' частотные свойства ухудшаются.

№17 Усилители постоянного тока(УПТ)

Предназначены для усиления медленно меняющихся напряжений или токов. Полоса пропускания начинается от 0. Используется в измерительной технике, медицине и ядерной технике. Токи, с которыми работают УПТ примерно 10^-15-10^-16(А). Для усиления столь малых сигналов применяют многокаскадники, но межкаскадное соединение в данном случае представляет большие трудности из-за того, что от каскада к каскаду нельзя применять ни емкостную, ни трансформаторную связь, а только непосредственную, либо гальваническую. Такая связь вносит ряд специфических особенностей, как построение самих усилителей, так и его эксплуатацию. Усиление медленно меняющихся напряжений можно осуществлять 2-мя основными методами:

1).непосредственно по постоянному току

2).с предварительным преобразованием пост тока в переменный.

В зависимости от этого УПТ делятся на 2 основных типа:

1).непосредственные(усилители прямого усиления)

2).усилители с преобразованием.

При построении усилительных каскадов необходимо решить 2-е основные проблемы:

1).согласовать потенциалы уровней в различных частях схемы

2).устранить дрейф нуля(отсутствие напряжения или тока на выходе, при отсутствии на входе)

Варианты согласования потенциальных уровней

R_э используется для стабилизации режима работы и для повышения входного сопротивления. Потенциал эмиттера и близкий к нему потенциал базы должны отличаться от 0. Для этого в цепь источника сигнала включают ЭДС базы, которую можно осуществить с помощью делителя или полупроводникового стабилитрона. Недостаток такой схемы заключается в том, что через источник сигнала будет протекать постоянная составляющая тока, ток покоя базы, что для работы каскада является отрицательным. За ЭДС нагрузки принимают либо делитель, стоящий на выходе, либо цепочка, стоящая на выходе с полупроводниковым стабилитроном. Для избегания случая протекания тока покоя базы через источник сигнала, ЭДС базы можно задать с помощью делителя, а для компенсации тока через источник сигнала вводят ЭДС базы = U_б

Если по техническим условиям 1-н из полюсов источника питания должен быть заземлен, то используют 2-й источник питания положительной полярности.