Vítejte!
HŘÍŠNÍCI NOVÝ UŽIVATEL

nepřihlášený uživatel


Právě si tyto stránky čte 1 člověk.
Poslední změna:
29.09.2007
Návštěvník číslo:
23925
ICQ:61783389
Copyright © 2003
Hell

Elektronika

Maturitní otázky


ŠIROKOPÁSMOVÉ VF ZESILOVAČE

27.širokopásmové vf zesilovače

Širokopásmové zesilovače jsou takové zesilovače, u nichž je šířka zesilovaného pásma kmitočtu podstatně širší  než u běžných zesilovačů nízkofrekvenčních nebo vysokofrekvenčních (tedy větší než 10 až 20 kHz). Např. u osciloskopů používáme běžně zesilovače s šířkou pásma 1 až 10 MHz, v televizní technice jsou běžné tzv. videozesilovače (obrazové zesilovače) s šířkou pásma 6 MHz.

Širokopásmové zesilovače rozdělujeme na dolnopropustné, u nichž je dolní mezní kmitočet řádu hertzů nebo nulový (zesilovač stejnosměrně vázaný), a na zesilovače pásmové, s vlastnostmi pásmové propusti.

                V následujícím výkladu se zaměříme dolnopropustné širokopásmové zesilovače (videozesilovače). Na takový zesilovač máme následující požadavky:

a)        Musí zesílit kmitočty v rozsahu 0 Hz až 6 MHz se stejným časovým zpožděním a s poklesem maximálně o 3 dB.

b)        Se stejným zesílením musí přenést ss složku

c)        Poměr signál:šum musí být alespoň 40 dB

Pro zapojení takového zesilovače se používá výhradně zapojení zesilovačů se společným emitorem ve třídě A, u kterých navíc zavádíme přídavné prvky pro rozšíření zesilovaného pásma kmitočtu.

Obr. 1. Zapojení širokopásmového zesilovače a jeho amplitudová charakteristika

Nejprve se budeme věnovat korekci zesílení na straně vysokých kmitočtů. Horní mezní kmitočet je omezen velikostí kapacity CC, připojené paralelně k odporu RC a na mezním kmitočtu tranzistoru fT. Kmitočtová charakteristika bude mít na horním konci dva kmitočty zlomu f1m a f2m. V intervalu mezi těmito dvěma kmitočty má přenosová charakteristika spád 6 dB/okt, za druhým mezním kmitočtem má spád 12 dB/okt. Určitého zlepšení tohoto průběhu lze dosáhnout dvěma opatřeními a to zařazením kompenzační tlumivky Lc a emitorovým členem ReCe. Kompenzační tlumivka Lc snižuje vliv kapacity Cc a může prodloužit vodorovnou část charakteristiky a zvýšit mezní kmitočet f1m o 40 až 60 %. Zvolíme-li totiž velikost indukčnosti

dosáhneme zvýšení kmitočtu f1m o 60 %, ale fázová charakteristika již není zcela lineární, takže časové zpoždění různých kmitočtových složek signálu nebude shodné. Pro nejrovnoměrnější průběh časového zpoždění je výhodné volit kompromis

Takto dosáhneme zvýšení mezního kmitočtu f1m o 40 %.

Podobným způsobem je možné využít emitorový člen ReCe. na nízkých kmitočtech působí odpor Re zápornou proudovou vazbu a zmenšuje zesílení. Volbou vhodné velikosti kapacity Ce můžeme určit kmitočet

,

na kterém zpětná vazba přestává působit, takže zesílení roste s kmitočtem o 6 dB/okt až do kmitočtu

a tím kompenzuje úbytek zesílení v intervalu mezi f1m a f2m.

Věnujme se nyní korekci zesílení na straně nízkých kmitočtů. Na nízkých kmitočtech dochází k poklesu zesílení vlivem vazebního kondenzátoru a odporu Re, který není pro nízké kmitočty zkratován.

Korekci můžeme provést prostým snížením hodnoty dolního mezního kmitočtu. Dolní mezní kmitočet představuje hranici mezi oblastí nízkých a středních kmitočtů a platí pro něj

kde

Dalším způsobem je použití členu RkCk.a tím zvýšení zesílení nízkých kmitočtů. Zesílení stupně SE je přímo úměrné velikosti RC. Sériově s RC zařadíme pomocný rezistor Rk blokovaný kondenzátorem Ck. Tento rezistor se uplatňuje pouze pro nízké kmitočty, protože pro vysoké kmitočty je kondenzátorem Ck zkratován. Optimální korekci dosáhneme pro Cv2=G.RC.Ck, kde G je vstupní admitance následujícího stupně a Cv2 je vazební kapacita mezi stupni. Rk volíme co největší (s ohledem na napětí zdroje a požadované napětí kolektoru).

Kmitočtové pásmo můžeme rovněž téměř libovolně rozšířit zavedením záporné zpětné vazby.

                Řešením rovněž může být použití zesilovače se stejnosměrnou vazbou, tedy bez Cv.

 Horní mezní kmitočet zesilovače je omezen dvěma činiteli:

-          velikostí kapacity CC, připojené paralelně k zatěžovacímu odporu RC

-          mezním kmitočtem tranzistoru fT.

Nepoužijeme-li korekční indukčnost LC a je-li RC « 1/h22e, potom platí

       a   

Zesilovací stupeň má tedy dva horní mezní kmitočty. Frekvenční charakteristika je vodorovná až ke kmitočtu f1m, odtud má spád 6 dB/okt až ke kmitočtu f2m, a dále klesá se směrnicí 12 dB/okt. Zlepšení průběhu charakteristiky lze dosáhnout použitím kompenzační tlumivky LC, která pro nižší kmitočty má malou impedanci a prakticky se neuplatňuje a pro vyšší kmitočty její impedance roste, tím roste i celkový zatěžovací odpor stupně a s ním i zesílení v oblasti vysokých kmitočtů. Pro volbu indukčnosti se doporučuje vztah , čímž se docílí zvýšení kmitočtu f1m asi o 40% při ještě lineární fázové charakteristice. Někdy lze k této kompenzaci použít i RC člen v emitorovém obvodu. Vhodnou volbou kapacity Ce lze určit kmitočet , při kterém přestane působit záporná zpětná vazba, takže zesílení začne vzrůstat až do kmitočtu  a tím se kompenzuje pokles zesílení mezi kmitočty f1m a f2m.

 Při návrhu širokopásmových zesilovačů se musí volit tranzistory s co nejvyšším tranzitním kmitočtem fT a s co nejmenšími vlastními kapacitami aby celková kapacita CC byla co nejmenší. Tato kapacita je dána jednak výstupní kapacitou předchozího tranzistoru (Ccb + Cce), rozptylovými kapacitami součástek a spojů a vstupní kapacitou následujícího stupně, která je dána . Je-li následující stupeň zapojen se společným emitorem, je A < 0 a Cvst je velká. Kdyby byl následující stupeň se společným kolektorem, je A > 0 a Cvst je mnohem menší.

 Dříve byl již uveden vztah pro napěťové zesílení , které je u širokopásmového zesilovače stejné, jako u nízkofrekvenčního

  , který platí pro Rz « 1/h22e. Zdá se, že čím bude větší Rz, tím bude i větší Au. Ovšem výše bylo ukázáno, že šířka pásma je nepřímo úměrná hodnotě Rz, takže součin

   je konstantní a závisí převážně na vlastnostech použitého tranzistoru.

 Dolní mezní kmitočet je omezen vazebními členy mezi stupni. Dolní mezní kmitočet je určen vztahem

  , kde Cv je vazební kapacita mezi stupni a R je paralelní kombinace výstupního odporu předchozího a vstupního odpru následujícího stupně. Pro zlepšení přenosu v oblasti nízkých kmitočtů můžeme použít kompenzační člen RkCk, pro který platí

  . Při středních a vyšších kmitočtech představuje kapacita Ck pro střídavé signály zkrat a zatěžovacím odporem tranzistoru je pouze odpor RC. S klesající frekvencí ale roste reaktance kondenzátoru Ck a odpor Rk začne zvětšovat zátěžovací odpor tranzistoru až do kmitočtu f1d=fdRc/Rk, je-li splněna podmínka, Rk « 1/h22e. Tento způsob lze také požít v případě, že potřebujeme zmenšit vazební kapacity z důvodů dostupnosti kondenzátorů nebo rozptylových kapacit.

Přihlášení

Jméno

Heslo

Podporované projekty (vřele doporučuji)

Bezdrátová síť v Plzni 
PilsFree

Moje oblíbené WWW stránky (vřele doporučuji)

Zpravodajství ze světa nejrychlejších vozů naší planety:
Formule 1

Zpravodajství ze světa videa, TV karet, kodeků a tak podobně:
TV Freak

Zpravodajství ze světa počítačů a všeho kolem:
Živě

Zpravodajství ze světa počítačů:
PcTuning

Zpravodajství ze světa mobilů:
MobilMania

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru.
BonusWeb

Češtiny do her a programů:
Češtiny

Zpravodajství ze světa počítačových her a hardwaru:
Doupě

Vyhledávací server:
Google

zpět na předchozí stránku
Copyright © 2003 Hell
doporučené rozlišení 1024x768