Зачем нужно быстродействие УМЗЧ

 

Расчёт

Искажения, вносимые любым типом примененного в уси­лительном каскаде активного элемента, напрямую зависят от его входного напряжения и, соответственно, диапазона изме­нения тока, необходимого для получения заданного выходно­го напряжения на полном сопротивлении нагрузки. В охвачен­ном ООС усилителе её напряжение уменьшается, а входные напряжения каскадов увеличиваются, начиная с частоты первого полюса АЧХ – fcp1 усилителя без ООС. Очевидно, что для повышения линейности на ВЧ необходимо повышать полное сопротивление нагрузки уменьшением ёмкости, задающей fcpl, а для этого очень важно знать, где именно в усилителе эта ёмкость находится. Ввиду большого желания добраться до истины в отсутствие компьютера был совершён геройский под­виг — частоты полюсов УМЗЧ рис.2 рассчитаны вручную. Про­цедура вычислений и «секретная» ныне формула fср-1/2πRС, где R-в кОм, С-в нФ, fcp — в МГц, отыскались в [6]. Найдена точка, параметры которой определяют fcpl транзисторной части усилителя, не охваченного, ООС. Ею оказалась точка D: R(D)=200 кОм, общая ёмкость C(D)=0,05 нФ, поэтому fcp(D)=16 кГц. С установкой в УМЗЧ ВВ-2001 [2] как VT11 КТ940 с Скб=0,01…0,015 нФ и VT12 КТ9115 с Скб=0,024 нФ, при Скорр 0,01 нФ C(D)=0,07 нФ, a fcp(D) снижается до 12 кГц. Приме­нение в УМЗЧ ВВ-89 [1] как VT11 КТ503 — 0,02…0,035 нФ, VT12 КТ502 с Скб 0,034…0,05 нФ и Скорр=0,11 нФ даёт fср(D) око­ло 3 кГц.

Точка Е: fcp должна быть занижена из-за сравнительно высокого — не менее 2 кОм — выходного сопротивления каска­да на VT11: при Скб VT13=0,07 нФ, Скб VT14=0,14 нФ fcp E около 400 кГц. Если между каскадами VT11, VT12 и VT13, VT14 установить дополнительный повторитель с током покоя 10 мА и rэ=2,5 Ом, то для точки «эмиттер VT11» fcp поднимется до 10,6 МГц, а для точки «база VT13» при Rвых=rэ+RвыхVT12/ h21э =15 Ом до 150 МГц. Относительно высока частота среза: она превышает fтVТ13(fтVТ15)/h21э.

Точка G: в УМЗЧ без ООС выходное сопротивление пос­леднего каскада Rвых=(rэVT17+R48)/4 Как видно, Rвых за­висит от динамических сопротивлений эмиттеров выходных транзисторов rэ, а они, в свою очередь — от тока покоя выход­ного каскада. При 1пок=200 мА Rвых≈ 0,106 Ома. В отсутствие цепи LR-коррекции на выходе напряжение ООС снимается с ФНЧ, образованного Rвых и Снагр. С уменьшением тока по­коя выходного каскада и/или с увеличением ёмкости нагрузки fcp(G) может опуститься до частоты, на которой Ku окажется достаточным для появления генерации. Чем выше частота еди­ничного усиления УМЗЧ, тем меньшая ёмкость нагрузки при­водит к потере устойчивости.УМЗЧ Виктора Жуковского

 

В УМЗЧ BB не охваченном ООС, частоту первого полюса АЧХ транзисторной части определяют ёмкость и сопротивле­ние нагрузки усилителя напряжения (УН). Если по соображе­ниям устойчивости частота первого полюса задана в другой точке схемы, для рис. 1 — в базе VT5, она намного ниже задан­ной в цепи коллектора VT6. К тому же, ток выходного каскада УН намного больше тока предварительных каскадов. Поэтому для расширения полосы не охваченного ООС усилителя и уве­личения его быстродействия выгоднее применять такую схе­му частотной коррекции, при которой частота первого полюса АЧХ была бы задана на выходе усилителя напряжения. Во из­бежание динамических интермодуляционных искажений ши­рина полосы частот предварительных каскадов охваченного ООС усилителя не должна быть шире полосы частот последу­ющих каскадов УН, [7], в то же время полоса пропускания ОУ DA1, рис.2, на несколько порядков шире полосы, заданной в точке D.

Режим большого сигнала: скорость нарастания, ёмкость нагрузки, импульсные токи.

Точка D: максимально возможная VнарУМЗЧ-in/С(0), где Vнар — в В/мкс, C(D)=0,05 нФ, In — ток перезарядки C(D) In = 2IкVТЗ — IкVТ5 = | -Iк=IкVТ5| = 4,7 мА. Для такого сочетания Vнар 94 В/мкс и при Uвых=40 В tнар 0,43 мкс. Применение как VT11 — КТ940А с Скб 0,01…0,015 нФ, a VT12 — КТ9115А с Скб-0,024 нФ увеличивает t.нар до 0,6 мкс при 11вых=40 В и снижает Vнар до 68 В/мкс, [2], установка VT5, VT11 КТ503 с Скб 0,02…0,035 нФ, a VT3, VT12 — КТ502 с Скб 0.034…0,05 нФ обусловит Vнар19 В/мкс и при Uвых=40В t.нар 2,2 мкс, [1].

 

 

 

Радиохобби  №1 с.55-59/2008

Радиохобби  №2 с. 49-54/2008

 

окончание статьи можно заказать по адресу
http://radiohobby.QRZ.ru/bestbuy.html