VII.1. Основные сведения о широкополосных усилителях

Глава VII. Широкополосные каскады

В современной радиоэлектронике нередко требуется усиление электрических сигналов, имеющих очень широкую полосу частот – от единиц или десятков герц до многих сотен мегагерц. Усилители, обеспечивающие усиление сигналов с такими спектрами частот в своём составе, называются широкополосными усилителями (ШПУ).

Иногда ШПУ называют видеоусилителями (ВУС) или импульсными усилителями. Сигналы, усиливаемые видеоусилителями, называются видеосигналами. Такую полосу пропускания имеют усилители вертикального отклонения в электронных осциллографах для наблюдения наносекундных импульсов, усилители телевизионных сигналов, видеоусилители компьютеров, усилители радиолокационных станций, работающих с короткими зондирующими импульсами и т.п.

В отличие от слуха, зрение человека весьма чувствительно к изменению фазовых соотношений составляющих видеосигналов. Поэтому к ВУС, наряду с требованиями малых частотных и нелинейных искажений, предъявляются жёсткие требования в отношении фазовых искажений.

Наилучшим образом этим требованиям удовлетворяют резисторные усилители, обладающие очень хорошими частотными, фазовыми и переходными характеристиками. Тем не менее, АЧХ усилительного каскада иногда необходимо дополнительно расширить в сторону низких или высоких частот, а часто – и в обе стороны. В некоторых случаях требуется получить подъём или «завал» в той или иной области АЧХ. Для таких изменений частотной и фазовой характеристик ВУС используют цепи, включаемые в каскад и называемые корректирующими цепями.

(Основная идея корректирующих цепей заключается в том, чтобы величина нагрузки усилительного каскада изменялась с изменением частоты усиливаемого сигнала).

Цепи, расширяющие полосу пропускания каскада в сторону низких частот, называют цепями (схемами) низкочастотной коррекции.

Цепи, расширяющие полосу пропускания каскада в сторону высоких частот, называют цепями (схемами) высокочастотной коррекции.

Для широкополосного усиления применяют специальные транзисторы, имеющие высокую граничную частоту и называемые высокочастотными. Транзисторы в ШП-каскадах обычно включают с общим эмиттером (общим истоком), лампы – с общим катодом.

Очень важным показателем ШП-каскада, характеризующим качество как самого каскада, так и схемы используемой в нём высокочастотной коррекции, является произведение сквозного коэффициента усиления напряжения каскада в области средних частот на его верхнюю граничную частоту f_{В. ГР}, пропорциональное площади АЧХ и называемое площадью усиления каскада П:

П = К*_СР×f_В.ГР ……………………………… (7.1).

Сквозным коэффициентом усиления напряжения К* называется отношение выходного напряжения каскада к ЭДС источника сигнала Е_ИСТ:

К* = U_ВЫХ. / Е_ИСТ.

Всегда стремятся к тому, чтобы площадь усиления ШПУ была как можно больше.