Щем подборе емкости Конденсатора корректирующие цепи производят опережение фазы сигнала, передаваемого на вход второго транзистора пары, в то время как транзистор вызывает отставание фазы.

2.6.1. Анализ схемы игирокополосного усилителя-ограничителя

Из многих схем ограничителей, работающих за счет отсечки коллекторного тока, наилучшей для стабильности фазы выходного сигнала является схема ДУ на каскадах ОЭ - ОЭ и ОК - ОБ (рис. 2.16). Основными ее достоинствами являются: совместимость с интегральной технологией, двусторонне симметричное ограничение сигнала, отсутствие элементов связи между транзисторами и хорошая стабильность режима по постоянному току. Эти достоинства определяются тем, что положение рабочей точки зависит от суммарных токов обоих транзисторов, а переменные токи каскадов находятся в противофазе.

Рассмотрим работу схемы рис. 2.16 в режиме ограничения; транзисторы Т1, Т2 образуют дифференциальный каскад с несимметричным входом, в котором общий транзистор ТЗ является эмиттерной нагрузкой и элементом обратной связи для любого из транзисторов. Резисторы Roc являются дополнительными в цепях обратной связи и предназначены для того, чтобы, во-первых, уменьшить влияние разброса параметров транзисторов Т1 и Т2 на симметричность ограничения и, во-вторых, для коррекции (совместно с Cqc) АЧХ и ФЧХ каскада. При слабых сигналах (/вх0,1 В) оба транзистора работают в линейном режиме и с нагрузки снимается синусоидальное напряжение. При увеличении мгновенного значения сигнала - во время отрицательной полуволны - наступает отсечка тока в Т1. При положительной полуволне усиливаемого колебания левая часть схемы на транзисторе Т1 работает как эмиттерный повторитель и на базу Т2 подается сигнал, ограниченный сверху.

При достаточно большой амплитуде сигнала (t/вх 0,1 В) транзистор Т2 закрывается и на его коллекторной нагрузке возникает напряжение, ограниченное с обеих сторон. Еще одним способом повышения фазовой стабильности ШИУ является применение многокаскадных усилителей, выполненных из широкополосных апериодических каскадов с симметричным ограничением. 120

Однако в многокаскадном усилителе трудно добиться строго поочередной работы пар ограничителей. Обычно каскады работают с некоторым перекрытием амплитудных характеристик, причем степень перекрытия из-за разброса параметров элементов различна. Поэтому даже при полной коррекции изменений фазы сигнала на выходе каждой пары каскадов (в усилителях в дискретном исполнении) фаза сигнала на выходе всего усилителя будет циклически изменяться при изменении уровня входного сигнала. Уменьшения влияния технологических разбросов элементов каскадов усилителей с ограничением удается достигнуть только при интегральной реализации широкополосных усилителей-ограничителей.

Из сказанного следует, что ДУ с симметричным ограничением, применяемые в фазостабильных ШИУ, можно рассматривать как схему ОК - ОБ. Базы одного из транзисторов и коллектор транзистора противоположного плеча могут рассматриваться как заземленные по высокой частоте. Однако в многокаскадных интегральных усилителях только первый каскад выполняется по схеме ОК--ОБ, а в остальных каскадах ДУ - по схеме ОЭ-ОЭ, причем между собой они развязаны эмиттерными повторителями (рис. 2.29,а), так как это позволяет уменьшить число навесных конденсаторов. В то же время увеличение числа транзисторов в этом случае не имеет большого значения, так как размеры кристалла при такой схемной конфигурации увеличиваются незначительно (транзисторы эмиттерных повторителей размешаются в общей изолированной области, и их коллекторы объединяются).

Переходя к расчету усилителей-ограничителей, еще раз напоминаем, что фазовый сдвиг, зависящий от амплитуды сигнала, возникает в дифференциальных усилителях-ограничителях в основном по двум причинам: из-за изменения входных и выходных проводимостей и увеличения инерционных свойств транзисторов в режиме ограничения. Рассмотрим сначала случай, когда инерцией транзистора как в линейном режиме, так и при ограничении можно пренебречь и транзистор представляет собой нелинейный безынерционный четырехполюсник. Тогда статические зависимости токов транзистора можно представить [36] как

г У о- (2.23)

Рис. 2.29

Схема (а) и общий вид кристалла (б) широкополосного интегрального усилителя-ограничителя

где Ai, Ai - коэффициенты экспоненциальной аппроксимации. Малосигиальные параметры проводимости транзистора согласно (2.23)

(2.24)

В режиме большого гармонического входного сигна- 1 ла Usx-UmcosЫ токи (2.23) становятся несинусоидаль- I ными и их можно разложить в ряды

l6=AJoiyU„r)~2AihiyU„,)cos mt + ...,

lK=AzfoiyVm)~2A2fi (yf7m)C0S CO0/+ . ...