нарастать до уровня y21u1RК в течение времени, необходимого для заряда до этого уровня емкости СН. Заряд емкости осуществляется частью тока генератора y21u1 , вторая часть тока этого генератора протекает через сопротивление R3. Введение коррекции (L ≠ 0) приводит к тому, что индуктивность L в течение времени нарастания выходного напряжения своим большим сопротивлением как бы разрывает цепь для протекания тока генератора y21u1 через R3.
Таким образом, весь ток генератора идет на зарядку конденсатора СН, и он заряжается значительно быстрее, чем в случае отсутствия коррекции. Такое перераспределение тока y21u1 ведет к уменьшению времени установления tУ. Если напряжение на емкости уже достигло величины y21u1R3 , а ток через L, R3 еще продолжает нарастать , то заряд емкости продолжается, напряжение на ней растет и на переходной характеристике появляется выброс δ, переходящий затем в затухающий колебательный процесс. Величина выброса зависит от добротности колебательного контура Q . Переходной процесс в контуре приобретает колебательный характер при добротности Q > 0,5.
Как следует из (4.66), при заданных значениях R3 и CН для получения оптимальной коррекции необходимо соответствующим образом подобрать величину индуктивности L. Следовательно, частота настройки колебательного контура и соответственно полоса пропускания каскада тоже оказываются заданными. Дальнейшее расширение полосы возможно только за счет уменьшения сопротивления R3, но при этом снижается усиление на средних частотах. Ослабить влияние емкости СН удается только путем усложнения схемы каскада
(см.рис. 4.23).
161
|
|
L1 |
Е0 |
|
|
L2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
R1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
L1 |
R5 |
RН |
|
|
L2 |
C4 |
Su1 |
|
C′Н |
C′′Н |
|
|
|
|
|
R3 |
|
|
|
С1 |
|
R5 |
|
|
|
|
|
|
|
RН |
|
|
б |
|
E1 |
R2 |
C3 |
|
|
|
|
|
R4
а
Рис. 4.23
Такая коррекция называется сложной индуктивной ВЧ-коррекцией. Включение дополнительной индуктивности L2 позволяет уменьшить емкость контура, разделив емкость нагрузки на две части С′Н и С′′Н (см. рис. 4.23. б). Схема связи активного элемента с нагрузкой получается более сложной, но и более широкополосной. Сложная высокочастотная коррекция позволяет расширить частотную характеристику почти в три раза по сравнению с частотной характеристикой каскада без коррекции. Однако практическая сложность схемы и особенно сложность ее настройки ограничивают применение такой коррекции.
Действие низкочастотной коррекции рассмотрим на примере резисторного каскада на полевом транзисторе (см. рис. 4.12). В этой схеме для коррекции частотной характеристики используется частотно-зависимая нагрузка, состоящая из элементов в цепи стока R2, R4, C2. На рис. 4.24 представлена эквивалентная схема выходной цепи каскада для области низких частот.
Принцип действия низкочастотной коррекции заключается в том, что при снижении частоты сопротивление емкости С2 возрастает и увеличивается
162
сопротивление нагрузки между клеммами 1 - 1. В результате напряжение u′2 растет, следовательно, растет u2 и увеличивается коэффициент усиления. Таким образом, спад частотной характеристики, вызываемый влиянием емкости С3, компенсируется ростом коэффициента передачи от входа к клеммам 1 - 1. При этом, чем больше сопротивление R4, тем сильнее действие коррекции. Величина емкости конденсатора С2 влияет на область частот, в которой проявляется действие коррекции. Увеличение емкости сдвигает область действия коррекции влево, а уменьшение - вправо по оси частот.
|
I |
|
II |
|
R2 |
1 |
C3 |
|
Ri |
u′2 |
u2 |
Su1 |
R4 |
|
R5 |
|
C2 |
1 |
|
Рис.4.24
Для упрощения анализа можно пренебречь внутренним сопротивлением транзистора Ri и исключить его из эквивалентной схемы. Обычно это сопротивление заметно больше, чем R2+R4, следовательно, можно считать, что ток генератора Su1 по нему практически не протекает. Если предположить, что цепь C3R5 также не потребляет тока из-за большой величины сопротивления R5, то выходную цепь каскада можно будет представить в виде двух последовательных четырехполюсников I и II, не влияющих друг на друга (см. рис. 4.24). При таких допущениях можно проанализировать частотные характеристики каждого четырехполюсника отдельно, а затем их объединить.
Общий коэффициент передачи схемы (см. рис. 4.24) будет равен
& & & |
u2 |
|
u′2 |
|
u2 |
, |
(4.70) |
K = KIKII = |
u1 |
= |
u1 |
|
u′2 |
||
|
|
|
|
|
где КI и КII – коэффициенты передачи четырехполюсников I и II;
163
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
R 2 +R 4 + jωC2 R 2 R 4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ jωC2 R 2 // R 4 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
& |
|
U′2 |
|
|
|
= S(R 2 +R 4 ) |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
KI = |
& |
|
= S |
|
|
|
1+ jωC2 R 4 |
|
|
|
1+ jωC2 R 4 |
|
= |
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
=SR2 (1+ R4 |
|
R2 )1+ jωC2R2 // R4 |
|
= KMAX |
1+ jωC2R2 // R4 , |
|
(4.71) |
||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ jωC2R4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1+ jωC2R4 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
R |
2 |
R |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R |
4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где R |
2 |
// R |
4 |
= |
|
|
|
|
, K |
MAX |
= SR |
1+ |
|
|
|
|
= K |
0I |
1+ |
|
|
|
, |
K |
0I |
= SR |
2 |
, |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
R2 |
+ R4 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
R 2 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
|
U2 |
|
|
R5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
. |
|
|
|
(4.72) |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
KII = |
U′2 |
= |
R5 |
+1 jωC3 |
|
= |
1+1 jωC3R5 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
Частотные характеристики для каждого четырехполюсника имеют вид:
|
& |
|
|
|
1+(ωC2R2 // R4 )2 |
|
|
R4 1+(ωC2R2 // R4 )2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
= K |
|
|
|
|
= K |
1 |
+ |
|
, |
(4.73) |
||||||
|
K |
I |
MAX |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
+(ωC2R4 )2 |
0I |
|
|
+(ωC2R4 )2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
R2 1 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
& |
|
= |
|
|
1 |
. |
(4.74) |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
КII |
|
1+ |
(1 ωC3R5 )2 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Коэффициент передачи первого четырехполюсника сложным образом |
|||||||||||||||
зависит от частоты (рис. 4.25, а). При увеличении частоты (после f2) |
|
& |
|
умень- |
||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
KI |
|
||||||||||||||||
шается за счет множителя ω, стоящего в знаменателе (4.73). На частоте f3 начинает сказываться влияние множителя ω, стоящего в числителе, приводящее к росту K& I . Этот рост коэффициента передачи и его спад по мере увеличения частоты после f3 взаимно компенсируются благодаря тому, что скорость спада и подъема равны между собой, и при дальнейшем увеличении частоты K& I уже не изменяется. Коэффициент передачи второго четырехполюсника K& II с рос-
том частоты растет до частоты f1 за счет множителя ω, стоящего в знаменателе (4.74) (рис. 4.25, б). Критические частоты f1, f2, f3, на которых происходят изме-
164
нения, можно определить, приравняв к двум подкоренные выражения в (4.73) и (4.74).
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
= |
1 |
|
, f |
|
= |
1 |
|
, |
f |
3 |
=1/ 2πC |
3 |
R |
5 |
|
(4.75) |
|
|
|
|
||||||
|
2πC2R4 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
2πC2R2 // R4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент |
|
передачи |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
первого |
четырехполюсника |
|
|
на- |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
KI |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
чинает увеличиваться |
со |
скоро- |
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
стью |
∆KI/∆f= |
|
-6дБ/окт при сни- |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
жении частоты ниже f3. Рост |
|
|
& |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
|
|
KI |
|
|
|||||||||||||
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
f2 |
|
f3 |
|
|
|
продолжается до частоты f2, |
ниже |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
K II |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
которой |
коэффициент |
передачи |
|||||||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
остается постоянным |
вплоть |
до f |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
= 0 (см. рис. 4.25, а). Частотная |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f1 |
|
|
f2 |
|
f3 |
|
|
|
f |
характеристика |
|
второго |
четырех- |
||||||||||||||
|
|
|
& |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
полюсника KII |
спадает ниже час- |
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
K |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
тоты |
f1 |
со |
|
скоростью |
6дБ/окт |
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
в |
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(рис. 4.25, б). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K0 |
|
|
|
|
Частотная характеристика |
|||||||||||||||
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
всего |
каскада |
|
получается |
равно- |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
f1 |
|
f2 |
f3 |
|
|
|
мерной и наиболее широкой, если |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
сделать равными частоты f3 и f1. В |
||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис.4.25 |
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
этом случае спад KII компенсиру- |
||||||||||||||||||||
ется подъемом KI, и частотная |
|
характеристика каскада остается равномерной |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
до частоты f2. При f1 < f2 > f3 на частотной характеристике появляется подъем. При f3 > f1 подъем получается тем выше, чем больше отношение R4
R2 .
Трансформатор как элемент связи обладает рядом положительных качеств. Обмотки трансформатора практически не обладают сопротивлением для постоянного тока, что позволяет несколько улучшить условия питания активного элемента, поднять коэффициент полезного действия каскада и увеличить ам-
165