Цепи коррекций в импульсных и широкополосных усилителях
Улучшение частотных и переходных характеристик как основное назначение корректирующих цепей в импульсных и широкополосных усилителях. Общее описание принципиальных схем устройства усилителей с простой индуктивной и эмиттерной высокочастотной коррекцией.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | реферат |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 28.06.2015 |
| Размер файла | 150,8 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
9
Цепи коррекций в импульсных и широкополосных усилителях
1. Назначение корректирующих цепей
Корректирующие цепи в импульсных и широкополосных усилителях служат для улучшения частотных и переходных характеристик. Различают корректирующие цепи в области высоких частот и в области нижних частот. Корректирующие цепи в области высоких частот предназначены для увеличения верхней граничной частоты и уменьшения времени установления. Корректирующие цепи в области нижних частот служат для уменьшения нижней граничной частоты и спада плоской вершины.
2. Простая индуктивная высокочастотная коррекция
Рассмотрим принципиальную схему усилителя с индуктивной высокочастотной коррекцией, приведенную на рис.1.
Рис.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 XL=jщL возрастает, вследствие чего увеличивается выходное напряжение и коэффициент усиления. Построим эквивалентную схему усилителя с индуктивной коррекцией в области высоких частот, рис.2.
Рис.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 jщC0 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.3,а.
Рис.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. 3,б): в момент подачи скачка напряжения индуктивность имеет бесконечно большое сопротивление, в связи с этим весь ток SUвх протекает по цепи Cо, и в результате этого ускоряется заряд этой емкости Cо.
Рассмотрим количественный анализ индуктивной высокочастотной коррекции:
Знаменатель последнего выражения приводим к общему знаменателю . Вторые члены числителя и знаменателя умножаем и делим соответсвенно на и .
(1)
где - коэффициент коррекции, равный квадрату добротности контура, - нормированная частота. Из выражения (1) модуль частотной характеристики запишется в виде:
(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:
(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%.
3. Эмиттерная высокочастотная коррекция
В усилителях на биплоярных транзисторах широкое применение находит эмиттерная высокочастотная коррекция. Биполярные транзисторы по сравнению с полевыми имеют малое значение входного сопротивления, которая шунтирует выход предыдущего каскада. По этой причине индуктивная коррекция дает меньший выигрыш.
В схеме, приведенной на рис.4, в цепи эмиттера параллельно вместо шунтирующей емкости Сэ включают корректирующий конденсатор Ск небольшой емкости.
Рис.4. Схема эмиттерной высокочастотной коррекции
Следовательно, с уменьшением частоты сопротивление этой емкости возрастает, увеличивается падение напряжения на ней, которое последовательно с входным напряжением поступает на входные электроды. Таким образом, в схеме возникает отрицательная обратная связь на низких и средних частотах.
С увеличением частоты глубина отрицательной обратной связи уменьшается, увеличивается коэффициент усиления и, таким образом, компенсируется влияние паразитной емкости . При определенном соотношении и каскад с эмиттерной коррекцией имеет частотную характеристику с выигрышем в площади усиления в 1,51,7 раза.
4. Низкочастотная коррекция
Для расширения полосы пропускания усилительного каскада в сторону низких частот, т.е. для улучшения его частотной характеристики на низких частотах и переходной характеристики каскада в области больших времен можно использовать цепочку развязывающего фильтра, рис.5.
Рис.5. Низкочастотная коррекция:а-принципиальная схема; б-эквивалентная схема.
При рассмотрении частотной характеристики принцип действия низкочастотной коррекции можно объяснить следующим образом: при уменьшении частоты увеличивается сопротивление нагрузки в выходной цепи за счет увеличения сопротивления емкости . В результате чего коэффициент усиления с понижением частоты возрастает, это компенсирует влияние емкости С1. Переходная характеристика в области больших времен улучшается также за счет влияния . По мере заряда емкости напряжение, снимаемое с общей нагрузки, экспоненциально возрастает. Тем самым компенсируется уменьшение напряжения за счет возрастания на UС1.
Рассмотрим количественный анализ усилителя с низкочастотной коррекцией по эквивалентной схеме, рис.6. Считаем, что выполняется условие Общий коэффициент усиления можно выразить; ,
где - коэффициент передачи делителя ;
- коэффициент усиления каскада, K1=SZн.
При выполнении певого условия, , коэффициент усиления К1 можно выразить
(4)
где
Из (4) оптимальная частотная характеристика получится при условии
, т.е. . (5)
Эффективность низкочастотной коррекции снижается с уменьшением частоты, когда сопротивление становится соизмеримым с . Поэтому определяется из условия равенства этих сопротивлений:
(6)
Определим выигрыш по нижней граничной частоте, для чего рассмотрим отношение:
(7)
Из выражения (7) следует, что чем больше , тем ниже . Однако чрезмерное увеличение невозможно, так как при этом увеличивается падение напряжения на нем и уменьшается потенциал выходной цепи . Поэтому обычно выбирают ориентировочно согласно выражению
. (8)
Емкость фильтра Сф рассчитывается из равенства(5)
. (9)
Низкочастотная коррекция находит широкое применение в импульсных и широкополосных усилителях для уменьшения спада плоской вершины.
частота импульсный усилитель корректирующая цепь
Список литературы
1. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства; БХВ-Петербург - Москва, 2004. - 488 c.
2. Авдеев В. А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование; ДМК Пресс - Москва, 2012. - 848 c.
3. Авдеев В.А. Периферийные устройства. Интерфейсы, схемотехника, программирование; Книга по Требованию - Москва, 2009. - 848 c.
4. Аверченков О. Е. Схемотехника. Аппаратура и программы; ДМК Пресс - Москва, 2012. - 588 c.
5. Амосов В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств; БХВ-Петербург - Москва, 2007. - 560 c.
6. Ашихмин А. С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом; Диалог-МИФИ - , 2008. - 304 c.
7. Блум Хансиоахим Схемотехника и применение мощных импульсных устройств; Додэка XXI - Москва, 2008. - 352 c.
8. Бойко В., др. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства; БХВ-Петербург - Москва, 2004. - 506 c.
9. Гальперин М. В. Практическая схемотехника в промышленной автоматике; Энергоатомиздат - Москва, 1987. - 320 c.
10. Дуглас С. Схемотехника современных усилителей; Книга по Требованию - Москва, 2011. - 528 c.
11. Кучумов А. И. Электроника и схемотехника; Гелеос АРВ - Москва, 2005. - 336 c.
12. Лаврентьев Б. Ф. Схемотехника электронных средств; Академия - Москва, 2010. - 336 c.
13. Лехин С. Н. Схемотехника ЭВМ; БХВ-Петербург - Москва, 2010. - 672 c.
14. Павлов В. Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств; Академия - Москва, 2008. - 288 c.
15. Перепелкин Д. А. Схемотехника усилительных устройств; Полигон, АСТ, Харвест - Москва, 2013. - 238 c.
16. Полонников Д. Е. Операционные усилители. Принципы построения, теория, схемотехника; Энергоатомиздат - Москва, 1983. - 216 c.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет некорректированного каскада с общим эмиттером. Расчет каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией. Расчет каскада с эмиттерной коррекцией. Коррекция искажений вносимых входной цепью. Согласованные каскады с обратными связями.
сочинение [428,6 K], добавлен 02.03.2002Исходные данные для расчетов. Расчет некорректированного каскада с общим истоком. Расчет каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией. Расчет каскада с истоковой коррекцией. Расчет входной корректирующей цепи. Расчет выходной корректирующей цепи.
курсовая работа [281,8 K], добавлен 02.03.2002Понятие и структура, основные элементы и принцип действия широкополосных усилителей, особенности их практического использования. Методы исследования, расчета и проектирования широкополосных усилителей гармонических сигналов и импульсных сигналов.
курсовая работа [179,1 K], добавлен 14.04.2011Частотные и временные характеристики усилителей непрерывных и импульсных сигналов. Линейные и нелинейные искажения в усилителях. Исследование основных параметров избирательных и многокаскадных усилителей. Усилительные каскады на биполярных транзисторах.
контрольная работа [492,6 K], добавлен 13.02.2015Расчет некорректированного каскада с общим эмиттером. Расчет каскада с высокочастотной индуктивной коррекцией. Расчет каскада с эмиттерной коррекцией. Коррекция искажений вносимых входной цепью. Согласованные каскады с обратными связями.
учебное пособие [773,6 K], добавлен 19.11.2003Прием случайных импульсных сигналов при наличии погрешностей тактовой синхронизации. Оценка математического ожидания и амплитуды. Прогнозная оценка научно-исследовательской работы. Расчет трудоемкости разработки программного продукта по исполнителям.
контрольная работа [93,3 K], добавлен 12.02.2015Изучение схемотехники активных фильтров. Исследование влияния динамических параметров операционных усилителей на их частотные характеристики. Анализ электрических схем построения активных фильтров первого и второго порядка на операционных усилителях.
лабораторная работа [372,0 K], добавлен 12.11.2014Сфера использования широкополосных трансформаторов сопротивлений и устройств, выполненных на их основе. Модели высокочастотных широкополосных трансформаторов. Устройства на идентичных двухпроводных линиях. Исследование оптимального варианта ТДЛ.
дипломная работа [3,3 M], добавлен 02.01.2011Принципы построения схем трансформаторных импульсных декодеров логических сигналов. Описание модели в файле SCHEMATIC.net. Моделирование увеличения прямого сопротивления, обратного тока и напряжения открытия диода D1. Виды временных диаграмм работы схем.
лабораторная работа [220,2 K], добавлен 28.05.2012Виды транзисторных усилителей, основные задачи проектирования транзисторных усилителей, применяемые при анализе схем обозначения и соглашения. Статические характеристики, дифференциальные параметры транзисторов и усилителей, обратные связи в усилителях.
реферат [185,2 K], добавлен 01.04.2010Рассмотрение принципиальной схемы ARC-цепи. Расчет нулей и полюсов коэффициента передачи по напряжению, построение графиков его амплитудно-частотной и фазово-частотной характеристик. Определение частотных и переходных характеристик выходного напряжения.
курсовая работа [310,2 K], добавлен 18.12.2011Понятие электронного усилителя, принцип работы. Типы электронных усилителей, их характеристики. Типы обратных связей в усилителях и результаты их воздействия на работу электронных схем. Анализ электронных усилителей на основе биполярных транзисторов.
курсовая работа [540,7 K], добавлен 03.07.2011Определение и классификация частотных фильтров. Область применения, преимущества и передаточная функция активных фильтров верхних частот. Методы каскадной и непосредственной реализации функции цепи, резонаторное использование операционных усилителей.
курсовая работа [69,9 K], добавлен 27.08.2010Основные схемы включения операционного усилителя и его характерные свойства. Исследование неинвертирующего и инвертирующего включения данных устройств, усилители переменного тока на их основе. Выпрямители и детекторы сигналов на операционных усилителях.
курсовая работа [825,0 K], добавлен 19.03.2011Моделирование переходных процессов в элементарных звеньях радиотехнических цепей. Спектральные преобразования входных и выходных сигналов в элементарных звеньях радиотехнических цепей. Расчет и исследование электрических фильтров второго порядка.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 24.06.2013Генераторы импульсных признаков (модуляторы). Задающий каскад двухчастотного генератора из системы ДЦ "Нева". Переключение генератора с одной частоты на другую. Шифраторы импульсных признаков и шифраторы комбинаций. Дешифраторы импульсных признаков.
реферат [2,8 M], добавлен 28.03.2009Расчет отклика в цепи, временных характеристик цепи классическим методом, отклика цепи интегралом Дюамеля, частотных характеристик схемы операторным методом. Связь между частотными и временными характеристиками. Амплитудно-частотные характеристики.
курсовая работа [215,0 K], добавлен 30.11.2010Структурная схема тракта передачи. Модели мощных транзисторов. Проектирование выходных цепей коррекции, согласования и фильтрации. Проектирование цепей формирования амплитудно-частотных характеристик. Метод параметрического синтеза.
учебное пособие [1,1 M], добавлен 19.11.2003Изучение принципов построения и описание электрической принципиальной схемы импульсных источников питания. Технические характеристики и диагностика неисправностей импульсных блоков питания. Техника безопасности и операции по ремонту источников питания.
курсовая работа [427,5 K], добавлен 09.06.2015Проектирование структурной схемы усилительного устройства звуковых частот. Составление принципиальных электрических схем и проведение расчета основных параметров регулятора амплитудно-частотных характеристик, оконечного и предоконечного каскадов.
курсовая работа [167,5 K], добавлен 03.12.2010
