3.2. Расчет высокочастотной коррекции в резистивном усилительном каскаде

В случаях, когда простые резистивные усилительные каскады не способны обеспечить равномерное усиление в широкой полосе частот, для расширения полосы применяют следующие меры:

— вводят специальные корректирующие элементы с тем, чтобы уменьшить изменение усиления при изменении частоты;

— выбирают активные элементы с большой площадью усиления и малыми значениями входных и выходных емкостей.

Для осуществления коррекции АЧХ в области верхних частот существуют различные способы. При одном из способов последовательно с нагрузкой в коллекторную цепь биполярного транзистора включают индуктивность.

Схема индуктивной высокочастотной коррекции

Корректирующая индуктивность L_к увеличивает индуктивное сопротивление на высоких частотах, что компенсирует уменьшение усиления за счет шунтирующего действия емкости:

С_экв=С_вых+С_монт+С_н,

где C_вых=C_кS₀r_б — выходная емкость каскада; С_монт — емкость монтажа и С_н — емкость нагрузки.

Индуктивность L_к, емкость С_экв и сопротивление R_н образуют контур с сопротивлением потерь R_н.

Значение корректирующей индуктивность L_к выбирают равным:

,

где — постоянная времени в области верхних частот резистивного каскада.

Далее определяют постоянную времени в области верхних частот откорректированного усилителя:

и находят величину верхней граничной частоты усилителя со схемой ВЧ коррекции:

.

При расчете коррекции для промежуточного каскада в качестве сопротивления R_н следует взять входное сопротивление R_вх последующего каскада.

Существует оптимальное значение индуктивности:

L_{к опт}= С_экв R_нQ² ,

где Q — значение добротности контура.

Е сли выбрать значении добротности контура равным , то при сохранении монотонности АЧХ верхняя граничная частота увеличится в 1,7 раза.

В случае отсутствия реактивности нагрузки для коррекции искажений АЧХ,

вносимых транзистором на ВЧ, можно ввести эмиттерную коррекцию.

Схема каскада усилителя с эмиттерной коррекцией изображена на рисунке 4.6. Для осуществления этого типа коррекции к сопротивлению обратной связи подключается конденсатор обратной связи С_ос.

П

Коэффициент усиления с учетом ООС :

,

где А — глубина ООС:

Расчет сопротивления рассмотрен РАНЕЕ.

Далее следует определить оптимальное значение постоянной времени цепи:

.

Значение задается в самом начале расчета усилителя при распределении частотных искажений в области ВЧ по каскадам.

Далее определяется коэффициент

где коэффициент n определяется при известной входной ёмкости каскада C_вх :

n = (K₀ R_осC_вх)/τ_в.

Окончательно следует уточнить значение верхней частоты корректированного каскада:

.

Если полученное значение получилась больше требуемой, то искажения, вносимые каскадом будут не более заданных.

Значение емкости конденсатора в цепи обратной связи определится как

.

При расчете каскада следует учесть, что введение данной ООС увеличивает входное сопротивление усилителя и уменьшает входную емкость в А раз.