Низкочастотная коррекция

Простой схемой низкочастотной коррекции является включе­ние цепочки C_фR_ф в выходную цепь усилительного элемента (рис. 2.7.1а). Такая схема коррекции удобна тем, что цепочка C_фR_ф

Рис. 2.7.1 Низкочастотная кор­рекция цепочкой C_фR_ф: 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 C_фR_ф 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 С_ф 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 C_фR_ф, 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 CR_н; б – характеристика каскада до цепочки CR_н; в – результирующая частотная характеристика. Сплошные линии – критическое значение С_ф; пунктирные - значение С_ф; 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 R_ф и C_ф 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 R_г>>R<<R_н,где R_г — выходное сопротивление усилительного элемента переменному току; при биполярных транзисторах она наи­более эффективна при работе каскада на высокоомную нагруз­ку R_н, 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/R_ф, т. е. чем больше R_ф 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 = C_фR/CR_н.

На рис. 2.7.3а изображено семейство нормиро­ванных частотных характеристик — зависимость относительного усиления Y от нормированной частоты Х=6,28/ CR_н в области низ­ших частот, а на рис. 2.7.3б — семейство, переходных нормирован­ных характеристик — зависимость Y от нормированного времени x=t/CR_н 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=1на рис. 2.7.3б). Если уменьшить емкость конденсатора С_ф 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 С_ф, а следователь­но, и с уменьшением т возрастает.

По этим семействам рассчитывают элементы схемы каскадов усиления гармонических и импульсных сигналов с низкочастотной коррекцией R_фС_ф 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.