О коррекции искажений плоской вершины импульса в видеоусилителях на плоскостных полупроводниковых триодах (ППТ) Текст научной статьи по специальности «Физика»

ИЗВЕСТИЯ

ТОМСКОГО ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКОГО

ИНСТИТУТА имени С. М КИРОВА Том 105 1960 г.

О КОРРЕКЦИИ ИСКАЖЕНИЙ ПЛОСКОЙ ВЕРШИНЫ ИМПУЛЬСА В ВИДЕОУСИЛИТЕЛЯХ НА ПЛОСКОСТНЫХ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ТРИОДАХ (ППТ)

И. Н. ПУСТЫНСКИЙ

(Представлено 2-й Всесоюзной конференцией МВО СССР по диэлектрикам и полупроводникам)

Введение

К видеоусилителям часто предъявляются требования обеспечить усиление в диапазоне частот от нескольких десятков герц до нескольких мегагерц. Малое входное сопротивление полупроводниковых триодов (ПТ) является причиной, затрудняющей воспроизведение низких частот.

Уменьшение усиления низких частот (спад вершины импульса) обусловлено наличием переходной емкости Сп и емкости С^, включенной в цепь эмиттера для шунтирования сопротивления в усиливаемом диапазоне частот (рис. 1). Сопротивления и -+Яе2 обеспечивают необходимое смещение на базу триода ПТ-, и его температурную стабилизацию. Звено Се1 предназначено для коррекции высоких частот в каскаде усилителя.

Рис. 1. Схема каскада видеоусилителя.

Искажение (спад) плоской вершины импульса как и в ламповых усилителях можно скорректировать включением цепочки Иф Сф в цепь нагрузки (рис. 1). Звено Яф Сф, кроме того, улучшает развязку каскадов при питании от общего источника.

Искажение вершины импульса

Эквивалентная схема усилительного каскада для низких частот изображена на рис. 2. Здесь триод ПТ1 заменен генератором тока

¿х'в с выходным сопротивлением Явых> а влияние следующего каскада представлено сопротивлением НвХ) включенным последовательно с приведенной ко входу цепочкой Яе2 Се2

С

е2

1+ь Яб1+Яб2

Явх~гб+(ге+£>е1)-(1 + Ь),

где

Ъ—коэффициент усиления по току триода с общим эмиттером и короткозамкнутым выходом на низкой частоте;

г<5, сопротивления базы и эмиттера триода, соответственно [3].

Переходная характеристика для полной схемы пред- Сп (

ставляется весьма громозд- -1-1-1|-

ким выражением, не имею- л-

щим особого интереса для практических расчетов. Поэтому удобнее рассмотреть усилительный каскад без цепочки Ие2 Се2, а ее влияние на искажение вершины импульса учесть введением эквивалентного значе- рис 2. Эквивалентная схема усилительного кас-ния постоянной времени пе- када на низких частотах,

реходной цепи.

Нормированная переходная характеристика для схемы (рис. 2) без цепочки Яе Се имеет вид

где

а

Н -й

ао =

а-1н

! — Уа(2—4а а<

у—а

1(а0-а)е~^-(а0-т)е-Т] ,

(1)

2а

(1а), (1в),

Вн.' С С

а,

-1-Уа,2—4аа.>

1а

а~с1х

н у-п

\-\kA 1

/?1

Я

в ЫХ / J

ех

а^с1хн[ 1

Ян \

Я

4- Т,

1--М*+й) (1

\

вых

а.

1+ (1+<*)

Ян

а

(Ы),

вых

\

а*).

о /

К вых! J

Кн

(1г),

(1 ж), (1л).

Несмотря на внешнее сходство эквивалентных схем усилительных каскадов на ПТ и лампах, выражения их переходных характеристик в значительной мере отличаются друг от друга [2]. Это обусловлено

10. Изв. ТПИ, т. 105.

145

тем, что неравенства RgУ>Rн и RgУ>Rнсправедливые для ламповых усилителей, теряют силу в усилителях на ПТ (особенно при

Формула (1) после разложения экспонент в степенные ряды принимает вид

-и ^ [а0 (г аТ а*) (-' х) (у- »=)] /(/,у,а)" ! >„ (2)

о!

где

часть разложения, содержащая члены высших порядков; о—относительное отклонение переходной характеристики. Для (7 г«)^<1 условием коррекции является соотношение

До-(т-га) = 0, (3)

т. е.

RвЫX

р р

При R

выxУ:>RнJгR(i) и Rвыx//yRl•> чт0 обычно имеет место,

(За)

(4)

3 тя

где Ьа—длительность одиночного импульса. Если 0,:', то

^ '" ! » (5)

t 2

2^(1 : А)

(6)

При этом погрешность определения не превышает 10%. Эффективность коррекции определяется отношением

¿ккор Г 2й

£^безкор у о(1 !•/?])

(7)

где ^ц кор, Ьи без кор—допустимая длительность импульса при заданных значениях хп и о при использовании коррекции и без нее, соответственно.

Как видно из выражения (7), эффективность коррекции низких частот в видеоусилителях на ППТ в У\-\-кх раз меньше, чем в видеоусилителях на лампах [2]. Если на практике отступление от равенства (4) составляет 10 ~ 159о или более, то определяющим является уже второй член разложения (2) и

-ЛО-1 >т«

(--О- (8)

\ X« /

.При этом эффективность коррекции

1

хн

т. е. будет такой же, как в случае ламповых усилителей [2].

Учет влияния цепочки Се2 на искажение плоской вершины импульса

Звено Се2 включается в том случае, когда сопротивление Не1 далеко не достаточно для обеспечения заданной температурной стабилизации в каскаде. Не трудно подсчитать, что относительный спад вершины импульса за счет этой цепочки равен

> _ +Ь) ^

Общее отклонение без корректирующего звена при наличии цепочки ReСе2 равно

3 = 8л + 8^_-^---W+b)- _ }

x„(l+Ä1) ce2RA 1+кг)

где оп- отклонение вершины импульса за счет переходной цепи. Для обеспечения коррекции общего спада необходима такая цепочка Яф Сф, чтобы

так как подъем вершины импульса за счет фильтра равен

--- • (12)

Иногда

приходится отказываться от включения цепочки при усилении импульсов большой длительности ввиду значительных габаритов конденсатора. В этом случае температурная стабилизация осуществляется в некоторой степени с помощью сопротивления Reu обеспечивающего коррекцию по высокой частоте.

Обеспечение стабильности коррекции

Наиболее нестабильным параметром схемы, входящим в условие коррекции (4), является сопротивление Rex, поскольку оно в значительной степени зависит от температуры [1]. Следовательно, для обеспечения более устойчивой коррекции при изменении температуры следует стабилизировать R6X. Это можно осуществить следующим образом.

Пусть имеются характеристики триода типа П1Б, снятые при различных температурах (рис. 3) [1]. Выберем рабочую точку А, соответствующую характеристике для t= +20°С. Требуется обеспечить постоянство R6X в диапазоне изменения температуры от +50°С

до —50°С. В точке А триод имеет определенное R6X характеристиках при ' ^

aUrL

dir,

На

- - * 90 X

- - 20'С ■ SO'C

- 50СС и — 50 С находим точки Б л В, в которых триод имеет то же Rex, что и при ¿^-¡-го^с. Для движения рабочей точки из В в Б необходимо уменьшить напряжение между базой и эмиттером на Это можно осуществить путем включения в цепь эмиттера сопротивления, равного

A (J,

Мб ] мк л/:.

Libj6j

&Ur

Если точки А, Б и В не лежат на одной прямой, то стабилизация Rвx будет неполной.

Обычно величина Rel выбирается компромиссным путем, исходя из требования обеспечения высокочастотной коррекции и постоянства Rвx. В среднем Re равно нескольким

Рис. 3. Характеристики плоскостного триода П1Б, снятые при различных температурах при СОТНЯМ ОМ, Цк ----- Ю вольт [1].

Выводы

1. Как и в ламповых усилителях, в усилителях на ПТ коррекция

Яф

искажений плоской вершины тем эффективнее, чем больше й ^

и меньше 3—относительное отклонение (см. 7).

2. Коррекция более эффективна при меньшей величине

3. При разбросе параметров^ схемы отклонение о изменяется ме-

нее заметно при больших величинах а и ки поскольку —— и ----- ,

йъп С1~н

как видно из выражений (6) и (8), обратно пропорциональны величинам 1+&1 и й.

4. Для обеспечения более устойчивой коррекции при изменении температуры необходимо в основном стабилизировать R6X.

ЛИТЕРАТУРА^

1. Полупроводниковые приборы и их применение, Сборник статей под ред. Федотова Я. А., выпуск 1, Издательство „Советское радио", 19561.

2. Соколик А. И. и Агаханян Т. М., Воспроизведение прямоугольного импульса усилителем с КС фильтром^в тцепи анода лампы, Радиотехника № 11, 1956.

3. Ш и Р., Полупроводниковые триоды и их применение, Госэнергоиздат, 1957.