Широкополосные усилители

В современной РЭА (телевизионной, измерительной, системах управления, импульсных радиолокаторах и т.д.) широкое применение находят усилители сигналов, спектр частот которых находится в пределах от звуковых до частот в несколько мегагерц, а в некоторых случаях – до десятков и сотен мегагерц. Такие усилители называются широкополосными.

К широкополосным усилителям относятся и усилители видеоимпульсов, или видеоусилители (ВУС), так как частотный спектр видеоимпульсов содержит большое количество гармоник с различными частотами. Схема ВУС такая же, как и усилителя напряжения, отличается лишь значениями элементов.

Для расширения полосы частот усиливаемых сигналов в широкополосных усилителях применяют коррекцию АЧХ в области нижних и высоких частот.

Для увеличения верхней граничной частоты, как это видно из выражения

необходимо уменьшать значения С и R. Однако возможность для уменьшения эквивалентного сопротивления R сопровождается снижением коэффициента усиления. Эффективность каскада резисторного усилителя принято оценивать его площадью усиления.

Для увеличения fв при неизменном значении Кср необходимо увеличивать площадь усиления усилителя, заключенную под АЧХ в полосе пропускания. Это достигается применением активного элемента с большей крутизной или введением в усилитель Элементов, осуществляющих подъем АЧХ в области верхних частот, т.е. высокочастотной коррекцией АЧХ. Элементы, которые ее обеспечивают, называются элементами высокочастотной коррекции.

Для увеличения полосы пропускания в области нижних частот, необходимо уменьшить нижнюю граничную частоту усилителя. Это достигается с помощью низкочастотной коррекции АЧХ, которая заключается в увеличении коэффициента усиления в области нижних частот.

Рис.163. Схема усилительного RС-каскада с ВЧ коррекцией (a) и его эквивалентная схема (б)

Наиболее распространенным видом высокочастотной коррекции является включение в цепь стока или коллектора транзистора дросселя с индуктивностью L (рис.163, а). Эквивалентная схема усилителя для области верхних частот приведена на рис.163, 6. Согласно этой схеме, индуктивность L с емкостью С и сопротивлением Rк образуют параллельный колебательный контур. На резонансной частоте эквивалентное сопротивление контура Rэкв будет больше, чем сопротивление резистора Rк, вследствие чего увеличивается сопротивление нагрузки по переменному току и коэффициент усиления. Если резонансную частоту контура выбрать в области верхних частот, то из-за увеличения коэффициента усиления произойдет подъем АЧХ в этой области частот (кривая б на рис.164) и увеличение fв до значения fв.кор. При оптимальной высокочастотной индуктивной коррекции увеличение fв.кор по сравнению с fв может достигнуть 1,7 раза.

Рис. 164. Вид АЧХ усилителя с коррекцией в области верхних ча­стот