3.3.2. Схемы коррекции без обратной связи. Низкочастотная коррекция

Простой схемой низкочастотной коррекции является включение цепочки С_фК_ф в выходную цепь усилительного элемента (рис. (3.3.1)а). Такая схема коррекции удобна тем, что цепочка C_фR_ф

Рис. 3.3.1. 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. (3.3.1)б. 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. 3.3.2. 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. 3.3.2 показано такое корректирование частотной характеристики усилительного каскада в области низких частот; из рис. видно, что при необ-ходимости 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 уст-ранить 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. 3.3.3а изображено семейство нормированных частотных характеристик — зависимость относительного усиления Y от нормированной частоты Х=6,28/ CR_н в области низших частот, а на рис. 3.3.3б — 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. 3.3.3

При схема имеет наилучшую частотную характеристику (характеристику с наиболее широкой полосой усиливаемых частот, но без подъема) - на рис. 3.3.3 а это соответствует кривой при m = l,4; a при m = 1 начало переходной характеристики для больших времен параллельно горизонтальной оси (кривая для т=1 на рис. 3.3.3б). 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. 3.3.3, 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 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.