Širokopásmové 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.