Способ корректирования частотно-амплитудной и частотно-фазовой характеристик усилительной ступени Советский патент 1940 года по МПК H03F1/50 H03G5/18 

Известен ряд схем усилителей, в: которых, путем введения дополнительных элементов, производится корректирование частотно-амплитудных и частотнофазовых искажений в низкочастотной части усиливаемого спектра. Наиболее широко распространенным приемом является компенсация завала частотноамплитудной характеристики и корректирование частотно-фазовой характеристики, искажающихся благодаря наличию переходной емкостд, путем включения в анодную цепь лампы фильтра, состоящего из емкости и сопротивления.

При щирокополосном усилении и достаточно малой низшей частоте полосы, например, 25 герц, для получения удовлетворительной коррекции приходится в фильтре включать большие емкости порядка 30-40 y-F. От применения бумажных конденсаторов, из соображений габаритности, особенно в многокаскадных усилителях, приходится часто отказываться и заменять их электролитическими, непостоянство емкости которых приводит к непостоянству характеристик усилителей и к необходимости очень частого корректирования тракта.

В предлагаемом способе корректирования усилительной ступени корректирование частотно-амплитудных ичастотно-фазовых характеристик достигается без применения больших емкостей, и поэтому этот способ может обеспечить значительную стабильность характеристик тракта.

Предлагаемый способ корректирования усилителя принципиально отличается от способов, в которых корректирование характеристик производится путем введения каких-либо полных сопротивлений в анодную цепь лампы. При предлагаемом способе коррекция осуществляется путем введения корректирующих элементов в выходную цепь ступени, например, в сеточную, цепь следующей лампы.

Согласно изобретению, корректирование частотно-амплитудной и частотно-фазовой характеристик усилительной ступени в низкочастотной части полосы пропускания осуш,ествляется путем получения на выходе ступени напряжения, находяшегося в фазе с анодным

током лампы ступени, причем предлазается снимать выходное напряжение с такого полного сопротивления, сдвиг фаз током и напряжением на котором равен и противоположен сдвигу фаз между током в проводе, питающем выходную цепь, и анодным током .лампы ступени.

Принцип, положенный в основу предлагаемого способа, заключается в следующем.

Если имеется цепь (фиг. 1), состоящая из полных сопротивлений Zj Z и Zs, входом которой являются точки и и б, а выходом точки е и г, то для того, чтобы напряжение между точками в и 2 было в фазес током в. проводе а, д, необходимо и достаточно, чтобы сдвиг фаз между током и напряжением на сопротивлении Zg был равен и противоположен сдвигу фаз между током, в проводе де и током в проводе,ad.

Векторная диаграмма, изображенная па фиг. 2, поясняет, изложенное. Если угол сдвига фаз между током 12 напряжением Us на сопротивлении Za равен и противоположен сдвигу фаз между токами /о и /2, то напряжение L/3 на сопротивлении Zs оказывается в фазе с током /о.

Схема, изображенная на фиг. 1, для низких частот эквивалентна схеме, находящейся в аноде лампы усилительной ступени. ВЭТОМ случае /о - аноди, SRa

к

ный ток лампы, который, с достаточной степенью точности, при внутреннем сопротивлении лампы, значительно превосходящем сопротивление анодной нагрузки, можно считать находящимся в фазе; с напряжением на сетке этой лампьГ:.

/1 - ток в анодном сопротивлении Zi и /2 - ток в проводе, питающем выходную цепь ступени; на выход ступени кроме корректируврщего полного , сопротивления может 6iJiTb приключен вход следующей ступени, т. е. сетканить лампы, или какая-либо иная выходная нагрузка.

В качестве одной из форм выполнения усилительной ступени, в- которой корректирование осуществляется описанным выше способом, рассмотрим схему ступени, изображенную на фиг. 3, эквивалентная схема которой изображена на фиг. 4. Здесь внутреннее сопротивление лампы, Ra- анодное сопротивление, С -переходная емкость, корректирующее сопротивление, Сц- корректирующая емкость и / - сопротивление выходной нагрузки, например, для случая включения лампы следующей ступени - сеточное сопротивление этой лампы.

Принимая во внимание, что сопротивление анодной цепи много меньще внутреннего сопротивления лампы, получаем следующее выражение для коэфициента усиления ступени:

(1)

После .З (1 + а I .-ий Г 1-Lyna уп.З m({-jna) Преобразований выражение (2) будет иметь вид: простейщих -pmti a- -f- «р 4-j ;7TOft-ap i m (1 + ) - . . ,) (1 -L ) После подстановки их в выражение (1) знаменатель этого выражения примет вид:

и сдвиг фаз между выходньш U2 и входным t/i напряжениями (так как

т()-}-г1 я - тп (1 4- ) (1 + «V) +/7отл а-Н

Из этой общей формулы при 1, п, р МОЖНО получить простое, выражение для тангенса угла сдвига фаз между напряжениями t/a и Ui на низщей частоте полосы: которое показывает, что за счет увеличения Р угол э может быть сделан сколь угодно малым. В этом случае сопротивления Ra и и емкости Cg и С соответственно равны друг другу и Rg достаточно велико. Например, сдвиг фаз, равный 1°, на частоте 25 Hz получается при величинах и Cg 0,5 y.F. По утверждению заявителей, при этих условиях также корректируется и частотно-амплитудная характеристика усилительной ступени. При выборе fc Cg Q угол сдвига фаз может быть только положительным и при повыщении частоты стремится к нулю (кривая / на фиг. 5). В случае необходимости получения перекомпенсат ии, т. е. для получения отрицательного угла, следует выбирать - и Cg -Ь /,. При этом могут быть получены частотно-фазовые характеристики, выражаемые кривыми 2 и 5 на фиг. 5. Следует отметить, что сопротивление Rg можно выбирать достаточно большим, так как постоянная времени выходной цепи определяется величианодный ток лампы в фазе с напряжением на ее сетке) можно определить из следующего выражения:

(4)

;1 и , от 1

(5)

а. а нами и Cft и настолько мала, что появление релаксационных колебаний, в случае многокаскадных усилителей, невозможно. Рассмотренная схема ступени усиления является одной из возможных форм выполнения описанного способа. Вместо переходной емкости Cg и корректирующих сопротивления f и емкости С,;, при других формах выполнения изобретения, в схему могут вноситься и другие комбинации из активных и реактивных сопротивлений. Предмет изобретения. 1.Способ корректирования частотноамплитудной и частотно-фазовой характеристик усилительной ступени в низкочастотной части полосы пропускания путем получения на выходе ступени напряжения, находящегося в фазе с анодным током лампы ступени, отличающийся тем, что выходное напряжение снимают с такого полного сопротивления, сдвиг фаз между током и напряжением на котором равен и противоположен сдвигу фаз между током в проводе, питающем выходную цепь, и анодным током лампы ступени. 2.Усилительная ступень для осуществления способа корректирования по п. 1, отличающаяся тем, что нагрузочное сопротивление выходной цепи ступени щунтировано последовательно соединенными сопротивлением и емкостью. к авторскому и М.

фиг 1

5- 5

.л J.IZ,

д

иг 2 J. .

IWW

Ц

а, 11 т X

фиг 5

;г

u-irr 4

/ С

- у свидетельству А. Ж. Брейтбарт М. Вейсбейн № 56814