Простая индуктивная высокочастотная коррекция

Рассмотрим прин­ципиальную схему усилителя с индуктивной высокочастотной коррекцией, приведенную на рис.8.1.

Рис.8.1.Схема индуктивной высокочастотной коррекции

Корректирующим элементом является индуктивность L, включен­ная последовательно с сопротивлением нагрузки . Индуктивность L выбирается настолько малой, что ее влиянием в области низких и средних частот можно пренебречь. На высоких частотах индуктивное сопротивление X_L=jωL возрастает, вследствие чего увеличивается выходное напряжение и коэффициент усиления. Построим эквивалентную схему усилителя с индуктивной коррекцией в области высоких частот, рис.8.2.

Рис.8.2. Эквивалентная схема с ВЧ коррекцией.

При построении эквивалентной схемы влиянием и R1 можно пренебречь, поскольку в импульсных усилителях выполняются условия: и . Индуктивность L входит в выходную цепь парал­лельно емкости С₀, в результате чего проводимость jωC0 частично компенсируется проводимостью этой индуктивной ветви. Принцип коррекции амплитудно-частотной характеристики при индуктивной вы­сокочастотной коррекции можно объяснить следующим образом. Корректирующая индуктивность L, вводимая последовательно с резистором , образует в эквивалентной схеме каскада для вер­хних частот параллельный резонансный контур с емкостью C₀. На резонансной частоте сопротивление контура увеличивается, за счет чего происходит подъем частотной характеристики в облас­ти верхних частот, рис.8.3,а.

Рис.8.3. Характеристики при индуктив­ной коррекции:

а-частотная, б-переходная.

Причем подъем частотной характеристики зависит от добротности контура, при большой добротности на АЧХ появляется резонансный выброс, что является нежелательным явлением. Нас интересует оптимальная, равномерная частотная характеристика.

Улучшение переходной характеристики при индуктив­ной коррекции в импульсных усилителях объясняется следующим образом (рис. 8.3,б): в момент подачи скачка напряжения индуктивность имеет бесконечно большое сопротивление, в связи с этим весь ток SU_вх протекает по цепи C_о, и в результате этогоускоряется заряд этой емкости C_о.

Рассмотрим количественный анализ индуктивной высокочастотной коррекции:

Знаменатель последнего выражения приводим к общему знаменателю . Вторые члены числителя и знаменателя умножаем и делим соответсвенно на и .

(8.1)

где - коэффициент коррекции, равный квадрату добротности контура, - нормированная частота. Из выра­жения (8.1) модуль частотной характеристики запишется в виде:

(8.2)

Г.В. Брауде показал, что оптимальная частотная характеристика соответствует когда коэффициент при х² числителя и знаменателя равны: m²=1+2m. Решив это квадратное уравнение получем оптимальный коэффициент коррекции . Вер­хнюю граничную частоту и площадь усиления с простой высокочас­тотной коррекцией можно выразить:

(8.3)

где - коэффициент, определяющий выигрыш за счет коррекции. Например, при m=0,41 этот выигрыш равен 1,72. Высокочастотная коррекция уве­личивает площадь усиления каскада, и, соответственно, повышает его коэффициент усиления при заданной полосе усиливаемых частот, что позволяет уменьшить количество каскадов в усилителе.

Оптимальная (без выбросов) переходная характеристика усили­теля получается при m=0,25. При дальнейшем увеличении m в пере­ходной характеристике появляются выбросы переднего фронта. В частности, при значении коэффициента коррекции m=0,41, которому соответствует опти­мальная амплитудно-частотная характеристика, выброс имеет высоту около 2,5%.