, Применй'ельно к каскадам на полевом транзисторе входная емкость опреХеляется с помощью выражений (4.95) и (4.110). Общая емкЬсть входного устройства

При этом общее активное сопротивление, определяющее частоту полюса входной цепи, Ri = RtRbxI[Rt + Rbx] Если входной каскад на полевом транзисторе, то Ri = Rr.

Частота полюса входного устройства

/и = /ю V2- = 1/2п С, R, = 1/2ЛТ1 (5.98)

зависит от сопротивления Ry. чем меньше Ru тем выше fp\. Но здесь надо считаться с тем, что с уменьшением сопротивления Ri снижается напряжение сигнала на входе усилительного элемента Ui = Rj3i и уменьшается отношение сигнал-шум. Для повышения отношения сигнал-шум общее сопротивление элементов связи и смещения Ri берется возможно большим, а происходящее при этом сужение полосы пропускания компенсируется корректирующим каскадом, у которого коэффициент усиления нужно получить возрастающим с повышением частоты. В это.м заключается принцип противошумовой коррекции, предложенной Г. В. Брауде [11]. Следует учитывать, что если передаточная функция входной цепи

Кг(р) = Кг/(1+ргд, (5.99)

где

Ti=1/23t/pi = Ci7?i, (5.100)

то передаточная функция корректирующего каскада должна содержать в числителе множитель (\+рх\), а ее знаменатель - представлять собой характеристический многочлен N{p), у реализуемой цепи как минимум первой степени, .но с меньшим коэффициентом при р, равным некоторой постоянной (Времени T2<ti, т. е. в идеализированных условиях

2(/?)=2(1+РЬ)/(1+РТ2)- (5.101)

Общая передаточная функция

К (Р) = 1 (Р) 2 (Р) = т+р г,) (5.102)

характеризуется более высокой частотой полюса /р2=/2в/2 = 1/2ят2, так как T2<ti.

Найде.м отношение сигнал-шум, например, для входного каска^ да на полевом транзисторе, включенном по схеме ОИ. Напряжение шума н8 выходе входного каскада определим по выражению (4.146), только Свх заменим на Ci = Ct + Cb.x и Rr на Ri.

Источник сигнала в виде источника тока hi нагружен на соединенные параллельно элементы Ru Ci и создает на них напря-жение^

/?! /ai/j ш Rjlai

- Ri+\/}(uCi \ + ]aCiRi 175

Коэффициент усиления входного каскада равен SRh, откуда следует, что напряжение сигнала на его выходе

где

(5.103)

С/ = SR, С/з„ = RiSR, /31/К1 + (2я/ С, R,r , 2nCii?i = l =l .2-- /

Для равномерного усиления составляющих сигнала изображения необходимо, чтобы коэффициент усиления последующей части усилителя зависел от частоты:

КАП = К,\ l + (2nfC,R,r. (5.104)

В этих условиях отношение напряжения сигнала на выходе усилителя 1)2 к входному току /31 окажется неизменным, и тогда

При этом

U.KUuRiSRKhi-

+ AkT{S + GB)AfR\

2 4kTRiAf(SR y 1 + (2 Я Ci Ri)

(5.105)

(5.106)

Напряжение шума на выходе усилителя, как следует из (5.106) и (5.104),

и'ш, = IK2 if)] и\п = ikTR, (SR, К2? [ 1 + [ 1

{2nfC,R,n\Af.

Всякий усилитель имеет ограниченную полосу пропускания. Для простоты допустим, что соотношение (5.104) сохраняется до частоты fa, а дальше коэффициент усиления весь.ма быстро уменьшается до нуля, это позволит путем вычисления интеграла найти

W.ikTR.iSRM

1+1[1+(2л/с,ад]сг/.

Из выражений (5.105) и (5.107) следует, что

kTfB 1 +

52 R

1+(2ix/b Ci Rif

(5.107)

(5.108)

Из (5.108) видно, что отношение сигнал-шум в выходной цепи усилителя с противошумовой коррекцией повышается с увеличением сопротивления R. Следует стремиться не только увеличивать сопротивление, но и уменьшать шунтирующую емкость и выбирать транзистор с наибольшей крутизной. Однако при этом надо считаться и с тем, что при очень большом сопротивлении Ri затрудняется коррекция, так как в соответствии с (5.103) и (5.104) требуется изменение коэффициента усиления в значительных пределах, не получая существенного выигрыша в отношении сигнал-шум. Практически сопротивление можно считать достаточным, если оно в 5... 10 раз больше, SMn/eCi.

Пример 1 Определить отношение сигнал-шум на выходе телевизионного усилителя, входное устройство которого работает от суперортикона, создающего ток сигнала /з1 = 2 мкА, выходная емкость Ст = 26 пФ. на нагрузку Ят =

= 50 кОм. Входной каскад выполнен на полевом транзисторе с параметрами 5 = 5 мСм, CiiH = 4 пФ, Ci2H = 0,7 пФ, См=2,5 пФ, с сопротивлением нагрузки в цепи стока Ra=l кОм.\ Высшая рабочая частота равна 6 МГц.

Входную емкость яаскада на полевом транзисторе находим по выражению (4.95)-

Свх = Спи-1-Si?pCi2 +См = 4--5.1.0,7+ 2,5 10 пФ.

Общая емкость входной цеп1=1

Ci = С^+ Свх = 26 + 10= 36 пФ.

Так как сопротивление цепи смещения и входное сопротивление транзистора значительно превышает 50 кОм, то сопротивление входной цепи практически равно сопротивлению элемента связи: i?i = i?T = 50 кОм, при этом постоянная времени и частота / г- входной цепи согласно (5.98) н (5.100)

Tj = CiRi = 36.10-2-50.10з= 1,8.10- с,

-6 ,

2ят1 1,8.10

Отнощение сигнал-шум согласно (5.108)

и

0.159

3g- = 88,3-юз Гц = 88,3 кГц.

Rii\

S + Gn SRi

1 +у(2я/вС11)2

Г

5.104(2.10-)

4.1,38.10-23.300.6-10 \ 1 -+

5+1 52-50

1 +- (6,28-108.36 X

X 10-.5.104)

- = 490( 54 дБ).

5.4.4. ЭЛЕМЕНТЫ ПРОТИВОШУМОВОЙ КОРРЕКЦИИ

Для осуществления противошумовой коррекции, как вытекает из формул (5.99) -(5.101), нуль передаточной функции корректирующего каскада должен совпадать с полюсом передаточной функции входной цепи. А это означает, что коэффициент усиления корректирующего каскада в диапазоне частот от /pi = /1вУ2~до/р2 = 2в/2ДО1Жбн изменяться в / 2b/2 ibVT Р^, Т. е. в области средних частот он во столько же раз меньше наибольшего значения на частоте [2вУГ. зависящего от площади усиления усилительного элемента. Следовательно, коэффициент усиления корректирующего каскада в области частот, где он постоянен при f<fpi (т. е. на средних частотах), оказывается весьма небольшим - обычно в 10... 100 раз меньше, чем у промежуточного каскада. Поэтому элементы коррекции располагают во втором или третьем каскаде, иначе вследствие значительного ослабления сигнала сказываются шумы, создаваемые усилительными элементами (кроме первого).

Известно много способов получения передаточной функции вида (5.101) или в общем случае в виде К2{р) = Ki+pxx)jN{р),