Разработка схемы и расчет мощного корректирующего усилителя

1.2 Разработка принципиальной схемы корректирующего усилителя
1.2.1 Особенности реализации частотной характеристики корректирующего усилителя
Необходимость усиления сигнала не позволяет использовать пассивные корректирующие каскады, поэтому остается использовать только активные фильтры.
Под активными фильтрами обычно понимают электронные усилители, содержащие RC-схемы, включенные таким образом, что усилитель обладает избирательными свойствами. Для получения селективных свойств усилителей в низкочастотном диапазоне (ниже 30 кГц) в основном используются RC-схемы интегрирующего и дифференцирующего типа. Они включаются на входе или выходе усилителя и охватывают его частотно-зависимой обратной связью.
Любой корректирующий усилитель имеет участки с равномерной частотной характеристикой и участки с понижением и повышением этой характеристики. Частотная характеристика корректирующего усилителя высокой мощности, которая должна быть реализована в этом курсовом проекте, показана на рисунке 2. Частоты перегибов находятся в точках, где характеристика переходит от однородного участка к наклонному и наоборот. Резко выраженных изгибов нет..
Так как по заданию крутизна спадов и подъемов АЧХ корректирующих усилителей должна составлять не более 6 дБ/октаву, то для реализации такой АЧХ в основном используют неинвертирующие усилители с обратной связью на RC– элементах (рисунок 2).

Рисунок 2 – Принципиальная схема не инвертирующего активного корректора
Их преимущество в том, что они позволяют отделить источник сигнала от усилителя, который при этом может быть с низкоомным выходом. Для реализации характеристик с несколькими наклонными участками используются различные методы. Наиболее часто используются следующие два из них.
Сначала составляются сложные элементы Z1 и Z2, которые задают соответствующие частотно-зависимые импедансы для получения заданной частотной характеристики усилителя
Второй заключается в том, что последовательно соединено несколько каскадов (рис. 3), каждый из которых формирует наклон частотной характеристики только в определенной области, а на других частотах имеет равномерную частотную характеристику.
В данном курсовом проекте будет использован второй метод, который является более простым для расчета и оптимизации параметров корректирующего усилителя.
В этом случае корректирующий усилитель будет состоять из нескольких узлов, количество которых определяется количеством наклонных участков на частотной характеристике.

Для реализации, как подъема, так и спада заданной АЧХ будем использовать не инвертирующие активные фильтры.

1.2.2 Выбор корректирующих цепей
Давайте определим схему обратной связи, состоящую из элементов Z1 и Z2. В то же время мы введем некоторые пояснения, которые позволят нам понять, по каким критериям выбирается структура элементов Z1 и Z2 /1/:
• чтобы частотная характеристика коэффициента передачи была равномерной, элементы Z1 и Z2 должны быть чисто активными;
• чтобы функция, описывающая частотную характеристику, уменьшалась с увеличением частоты, элемент Z1 должен быть емкостным в параллельной цепи;
• для того, чтобы функция, описывающая частотную характеристику, увеличивалась с увеличением частоты, емкость должна быть включена параллельно в Z2;
• Для того, чтобы функция переключалась на низкие частоты, емкость должна последовательно включаться в Z2.
Исходя из вышеизложенного, структура корректирующего усилителя с заданной частотной характеристикой (рис. 3) будет выглядеть следующим образом.