V predchádzajúcej podtéme sme hovorili o príčinách, prečo u zosilňovacích súčiastok, tranzistorov, sa zhoršuje schopnosť zosilňovať signály s vysokými frekvenciami. Je prirodzené, že aj napriek týmto skutočnostiam musíme zosilňovať signály s vysokými frekvenciami. Je viacero spôsobov , ako obmedziť vplyv týchto nepriaznivých skutočností na prenosové vlastnosti vysokofrekvenčného zosilňovača. My si spomenieme len niektoré z nich, ktoré sú v praxi najviac používané.
       U viacstupňového zosilňovača schopnosť zosilňovať vysoké frekvencie je obmedzená prítomnosťou výstupnej parazitnej kapacity prvého stupňa a vstupnej parazitnej kapacity nasledujúceho stupňa. Ako už bolo v predchádzajúcej podtéme spomenuté, tieto kapacity spolu s výstupným odporom prvého stupňa a vstupným odporom nasledujúceho stupňa tvoria integračný článok, ktorý spôsobuje pokles zosilnenia zosilňovača na vysokých frekvenciách. Tento pokles sa kompenzuje sériovým kompenzačným obvodom alebo paralelným kompenzačným obvodom alebo ich kombináciou.
Paralelná kompenzácia je založená na zapojení cievky Lp do série s rezistorom RK1 tak, ako je to zakreslené na obrázku 4.
Parazitnú kapacitu CP tu predstavujú kondenzátory CP1 a CP2. Teda : CP = CP1 + CP2
Kondenzátor CV je väzbový kondenzátor medzi stupňami a platí : CV >> CP
Pre rezonančnú frekvenciu f0 a kvalitu obvodu Q platí :
       Indukčnosť kompenzačnej cievky LP sa volí tak, aby s parazitnými kapacitami tvorila paralelný rezonančný obvod s plochou krivkou selektivity, s rezonančným kmitočetom f0 v oblasti horného medzného kmitočtu zosilňovača. Pri vyšších frekvenciách vzniká rezonancia, čím vznikne napäťové prevýšenie na LP CP , čo sa prejaví zväčšením zosilnenia v hornej časti prenášaného pásma, ako to vidno na obrázku 5.
Krivka 3 predstavuje pôvodnú AF charakteristiku zosilňovača bez kompenzácie
Krivka 1 predstavuje AF charakteristiku kompenzačného obvodu s LP CP
Krivka 2 predstavuje AF charakteristiku zosilňovača s kompenzáciou
       Pre čo najrovnejšiu AF charakteristiku s kompenzáciou je potrebné, aby nárast prevýšenia krivky selektivity kompenzačného obvodu (krivka 1) bol úmerný útlmu pôvodnej AF charakteristiky bez kompenzácie (krivka 3), pre tú ktorú frekvenciu v oblasti vysokých frekvencií. Ináč povedané, ak pôvodná AF charakteristika má na určitej vysokej frekvencii f útlm napríklad -1 dB, potom krivka selektivity kompenzačného paralelného rezonančného obvodu LP CP musí pri danej frekvencii f vykazovať nárast +1 dB.
      Pri správne navrhnutej paralelnej kompenzácii sa dá dosiahnuť zväčšenie šírky prenášaného pásma vf zosilňovača o 72 % oproti šírke pásma bez kompenzácie.
Sériová kompenzácia je založená na zapojení kompenzačnej indukčnosti LS do série s parazitnými kapacitami, ktoré treba kompenzovať. Zapojenie je na obrázku 6.
Parazitnú kapacitu CP tu predstavujú kondenzátory CP1 a CP2. Teda :
Kondenzátor CV je väzobný kondenzátor medzi stupňami a platí : CV >> CP
Pre rezonančnú frekvenciu f0 a kvalitu obvodu Q platí :
       Indukčnosť LS je volená tak, aby pre vysoké frekvencie tvorila s CP sériový rezonančný obvod s plochou krivkou selektivity ( nastavuje sa rezistorom RS.) Keď sa frekvencia prenášaného signálu blíži k rezonančnej frekvencii tohoto obvodu, začína sa jeho impedancia zmenšovať, prúd kompenzačným obvodom narastá a na kapacite CP2 ( je súčasť parazitnej kapacity CP ) sa začne výstupné napätie u2 zväčšovať ( je tu využitá základná vlastnosť sériového rezonančného obvodu.) V konečnom dôsledku sa týmto spôsobom zabezpečí zväčšenie zosilnenia zosilňovača v požadovanej oblasti prenášaného frekvenčného pásma.
       Podobne ako pri paralelnej kompenzácii, aj tu musí byť splnená požiadavka vzťahu medzi pôvodnou AF charakteristikou zosilňovača bez kompenzácie a krivkou selektivity kompenzačného obvodu pre dosiahnutie čo najrovnejšej AF charakteristiky s kompenzáciou. Pri správne navrhnutom kompenzačnom obvode sa dá dosiahnuť až dvojnásobná šírka prenášaného pásma kompenzovaného zosilňovača oproti šírke pásma nekompenzovaného zosilňovača.
Sériovo-paralelná kompenzácia sa používa veľmi často v obvodoch obrazových zosilňovačov. Ako už názov napovedá, ide o kombináciu sériovej a paralelnej kompenzácie. Situácia je zobrazená na obrázku 7.
       Pri maximálne plochej AF charakteristike sa šírka prenášaného pásma kompenzovaného zosilňovača v porovnaní s nekompenzovaným zosilňovačom rozšíri 2,9-krát.
Kompenzácia pre nízke frekvencie
       Širokopásmové zosilňovače musia prenášať dobre frekvencie vysoké, ale aj nízke. Na nízkych kmitočtoch dochádza k poklesu zosilnenia jednak vplyvom väzobného kondenzátora CV , ktorý so vstupným odporom tranzistora T2 tvorí derivačný článok a tiež vplyvom rezistora RE , ktorý nie je pre nízke kmitočty skratovaný kondenzátorom CE ( reaktancia kondenzátora so zmenšujúcim sa kmitočtom narastá.) Výsledná impedancia ZE paralelnej kombinácie RE//CE narastá a tým klesá zosilnenie zosilňovača na nízkych kmitočtoch.
Platí známy vzťah:
       Pre dosiahnutie rovnej AF charakteristiky v oblasti nízkych frekvencií je vhodné, aby sa činiteľ v hore uvedenom vzťahu so znižujúcim sa kmitočtom zväčšoval. To sa dá dosiahnuť zapojením kompenzačného obvodu podľa obrázka 8.
       Základnou požiadavkou je, aby reaktancia filtračného kondenzátora Cf predstavovala pre stredné a vysoké frekvencie skrat, teda odpor rezistora Rf sa neuplatní a pre nízke frekvencie bola omnoho väčšia ako je hodnota odporu rezistora Rf. Z povedaného vyplýva, že pre stredné a vysoké frekvencie pracuje stupeň s tranzistorom T1 s maximálnym zosilnením Au , ktoré je ovplyvnené len odporom rezistora RK (rezistor RE je skratovaný kondenzátorom CE.) Pre nízke frekvencie, teda pre f < fd sa reaktancie kondenzátorov CE a Cf začnú zvyšovať, čím sa začnú zvyšovať aj impedancie ZE a Zf , teda odpor rezistora Rf sa už začne uplatňovať a výsledný vzťah pre výpočet napäťového zosilnenia nadobudne tvar :
       Impedancie Zf a ZE sú frekvenčne závislé a so znižujúcim sa kmitočtom ich veľkosť narastá. Pri vhodnej voľbe časovej konštanty tf = Rf.Cf k časovej konštante tE = CE.RE emitorového obvodu dosiahneme, že napäťové zosilnenie Au ostáva skoro nemenné pri znižovaní frekvencie vstupného signálu. Frekvencia fd je dolná medzná frekvencia člena Rf Cf a je určená vzťahom :
       Zlepšiť prenosové vlastnosti vf zosilňovača v oblasti vysokých frekvencií je okrem vyššie spomínaných spôsobov možné aj špeciálnym zapojením zosilňovacích súčiastok. Jedným z možných zapojení je zapojenie zosilňovacích súčiastok do "kaskódy". O tomto type vf zosilňovačov budeme hovoriť v nasledujúcej podtéme.
Vysokofrekvenčné zosilňovače - všeobecná charakteristika | Kaskódové vysokofrekvenčné zosilňovače |