Širokopásmový zesilovač


ŠZ - úvod:

Širokopásmové zesilovače jsou zesilovače, jejichž šířka přenášeného pásma je větší než u běžných vysokofrekvenčních zesilovačů. Můžeme je rozdělit na 2 základní typy:

- dolnopropustný š.z. (šířka pásma cca B = 0 6 MHz) (obr. A);

- pásmové š.z. (mají charakter široké pásmové propusti, šířka pásma minimálně B = 300 kHz) (obr. B).


Dolnopropustný širokopásmový zesilovač (DŠZ):

Tento zesilovač musí přenášet signály cca od 0 Hz (stejnosměrný signál) až do cca 6 MHz se stejným časovým zpožděním a poklesem (o 3 dB), tj. bez zkreslení. Poměr (odstup) signál - šum by měl být minimálně 40 dB.

Pro tyto zesilovače se zásadně používá zapojení se společným emitorem pracujícím ve třídě A.

Užití: videozesilovače, obrazové zesilovače v TV


DŠZ - korekce NF oblasti:

Na nízkých frekvencích dochází ke zmenšení zesílení jednak vlivem vazebního kondenzátoru, který spolu se vstupním odporem následujícího stupně vytváří napěťový dělič, a jednak vlivem emitorového rezistoru Re, který není při nízkých kmitočtech zkratován emitorovým kondenzátorem Ce, ale představuje jistý odpor, na němž vzniká záporná proudová sériová zpětná vazba a ta zmenšuje zesílení (pokles amplitudové charakteristiky).

Posunutí dolního mezního kmitočtu směrem k nule lze docílit různými způsoby, např. vhodnou volbou emitorového kondenzátoru Ce (ten pak působení zpětné vazby vyruší a zesílení poroste).

Působení vazebního kondenzátoru lze částečně kompenzovat sériovým zařazením paralelní kombinace kondenzátoru Cf a odporu Rf (na středních kmitočtech se tato kombinace neuplatňuje), která se při nízkých frekvencích řadí do série s kolektorovým rezistorem Rc (obr. A), a tím se zvětšuje jeho odpor a tedy i zesílení (viz definice zesílení zesilovače otázka č. 28. Zesilovač malého signálu), což má za následek rozšíření frekvenčního pásma směrem k nízkým kmitočtům (obr. B). Další možností rozšíření pásma směrem k nízkým kmitočtům je „zrušení“ vazebního kondenzátoru Cv, tj. vytvořením zesilovače se stejnosměrnou vazbou.


DŠZ - korekce VF oblasti:

Mezní horní frekvence je dána jednak mezní frekvencí samotného tranzistoru, a jednak poměrně značně velkou celkovou kapacitou Cc (hlavně různé parazitní kapacity) připojenou paralelně ke kolektorovému rezistoru Rc. Tento nepříznivý vliv se kompenzuje připojením indukčností Lk.



Je-li indukčnost Lk připojena do série s kolektorovým odporem Rc, tak společně s parazitní kapacitou Cc tvoří paralelní rezonanční obvod s vlastní frekvencí (rezonanční frekvencí) v okolí mezní frekvence zesilovače a vzniká tzv. paralelní korekce (obr. A) (název odvozen z náhradního schématu zesilovače, kde je Lk paralelně s Cc). Převýšením rezonanční charakteristiky vyrovnáme pokles charakteristiky zesilovače v této oblasti (prosté sečtení charakteristik). Pásmo tohoto zesilovače je tak cca o 70% širší než u zesilovače bez korekce.


Je-li indukčnost připojena místo vazebního kondenzátoru jde o tzv. sériovou korekci (obr. B). Využívá se potom sériového rezonančního obvodu, který při rezonanci vykazuje na vstupní kapacitě následujícího stupně Q-krát vyšší napětí. Šířka pásma je dvojnásobná v porovnání se zesilovačem bez korekce.


Zkombinujeme-li obě předchozí korekce vznikne sériově paralelní korekce. Korekční obvod pak obsahuje dvě cívky. Pásmo se v porovnání se zesilovačem bez korekce rozšíří téměř třikrát. Často se tato korekce používá v obrazových zesilovačích.

Při kompenzaci pomocí indukčnosti však dochází k nelineárním změnách fázové charakteristiky zesilovače, a proto se zpravidla nedá využít plné rozšíření, které by indukčnost umožňovala.


Pásmový širokopásmový zesilovač (PŠZ):

Tento zesilovač pracuje podobně jako pásmová propust s velkým propouštěným (přenášeným) kmitočtovým pásmem, které by mělo být minimálně 300 kHz.

Často se tyto zesilovače konstruují jako zesilovače s tzv. rozloženě laděnými obvody. Zesilovač je složen z tranzistorových zesilovacích stupňů s několika vázanými laděnými rezonančními obvody (popř. jednoduchými laděnými rezonančními obvody). Každý z obvodů je přitom laděn na odlišný, přesně daný rezonanční kmitočet. Jednotlivé rezonanční kmitočty jsou stanoveny tak, aby výsledná rezonanční křivka (která je složena z rezonančních křivek jednotlivých zesilovacích stupňů) byla plochá a široká a aby na ní nebyly rušivé vrcholy, povoluje se jen malé zvlnění. Celé zapojení pak vytvoří širokopásmový pásmový zesilovač.

Užití: radary, družicové spoje, mezifrekvenční zesilovač pro stereo


dlabos.wz.cz