频率补偿电路

电视机有时会发生这样的故障现象：整幅图象轮廓不清晰，两面的黑白交替处拖着“长尾”，或者大面积模糊不清，似有云雾。这是什么原因呢？我们知道，放大器要对图象信号进行不失真的放大，必须有较宽的通频带，为了展宽频带，在视频放大器中都采用频率补偿电路，如果这部分电路出了故障，则将产生上述现象。那么，什么是频率补偿，怎样进行补偿呢？下面从频率特性入手作简要分析，并以实列说明之。

从信号的频谱分析知道，各种实际信号虽然有各种各样的波形，但都可以认为是由若干个不同振幅、不同频率和不同初相位的正弦波组成的（有的还包含直流成分）。例如，声波的频率范围从20Hz到20KHz，电视图象信号的频率范围从50Hz到6MHz。放大电路对实际信号的放大，归结为对该信号的各种频率成分的正弦波进行放大。实验表明（图1），放大器对各种频率成分并不是以同样倍数进行放大的，在中间一段频率范围内，放大器的增益最大，并且保持不变（A\(_{u}\)=Auo）；随着频率的升高或降低增益都要下降。图1中的曲线表示增益随频率的变化关系，称为放大器的幅频特性曲线。从f\(_{1}\)到fh之间的频率范围是放大器的通频带。若输入信号的频率成分在通频带的范围之内，则基本上能进行正常放大；若信号的频率成分超出了这个范围，则高于f\(_{h}\)和低于f1的成分都将被衰减，甚至通不过放大器，使输出信号产生大真。为什么在低频端和高频端增益要降低呢？下面以常用的典型电路为例略加说明。

从图2中看出，当频率降低时，耦合电容C\(_{1}\)和C2的容抗变大，其上的交流压降增加，故晶体管基极的有效输入电压U\(_{i}\)和输出给负载的交流电压U0相应减小，使放大器的增益降低。与此同时，发射极旁路电容C\(_{3}\)的容抗也随频率降低而加大，对交流信号的旁路作用减小，使负反馈作用增强，压低了放大器的增益。因此，在低频段，增益随频率减小而下降，在极端情况下，放大器的输出电压便接近于零。对于图象信号，画面较大的层次主要由低频成分来完成。如果放大器的低频特性差，则信号的低频成分被衰减，甚至通不过放大器，于是造成图象模糊，无对比度感，严重时还会在水平方向出现“拖尾”。

从输出回路考虑，有一些在实际电路中看不到的元件，如晶体管的输出电容、引线的分布电容（这两个电容合起来以C\(_{4}\)表示）。若负载是显象管，还存在输入电容，以C5表示。这些电容的数值较小，在低频和中频段呈现的容抗较大，分流作用较小，对增益的影响可以忽略。随着工作频率升高，这些电容的容抗越来越小，它们并联在放大器的负载上，使等效负载阻抗减小，故增益降低（增益与负载阻抗成正比）。还有，晶体管的电流放大系数β随工作频率的增高而减小，这也是引起高频增益下降的原因。这些因素的同时存在，使放大器所能放大的频率范围限制在几百千赫兹以内。对图象信号，画面的细节和轮廓主要由高频成分来完成，如果用这种电路直接作视频放大，则高频成分通不过放大器，势必使图象模糊不清，细节难辨。

为了不失真地放大图象信号，必须采取措施，将放大器的通频带加宽（如图3中虚线），也就是设法将高频段和低频段的增益提高，这即是进行频率补偿。

高频补偿就是提高放大器在高频段的增益。前已述及，高频时增益下降的主要原因，是由于C\(_{4}\)、C5的存在，减小了放大器在高频情况下的负载阻抗，如果设法把负载阻抗提高，则增益便相应提高了。这里，我们把图2的电路改变一下，在R\(_{4}\)上端串入补偿电感L1（图4a），看一看电路性能会发生什么变化。

在高频情况下，C\(_{2}\)、C3的容抗很小，可视为短接，把C\(_{4}\)、C5合并起来，以C\(_{0}\)表示。这样，放大器输出端的交流通路可画成图4b的形式（电源+EC看作交流接地；负载显象管的输入电阻较大，图中漫画出，以下同）。图4b中，电感L\(_{1}\)与R4串联后和电容C\(_{0}\)共同组成并联谐振回路。适当选择L1的数值，使回路在原来增益要衰减的频率f\(_{0}\)附近发生谐振，因并联谐振时呈现的阻抗较高，使放大器的增益得到提高，于是通频带向高频端展宽了，如图4c所示。为了防止电感补偿过度，使高频特性形成过高的上翘峰，有时在L1上并一只电阻，降低回路Q值，把高峰压到允许值。这种电路的特点是电感L\(_{1}\)和高频情况下要考虑的电容C4、C\(_{5}\)并联，故称并联电感补偿。

把图2电路再改变一下，将电感L\(_{2}\)串接在集电极和耦合电容C2之间，便构成图5a所示的串联电感补偿电路。在高频情况下，输出端的交流通路如图5b所示（图5a中的R\(_{5}\)是用来降低回路Q值的，其阻值较大，图5b中未画出）。从晶体管的输出端看时，L2和C\(_{5}\)组成串联回路。适当选择L2的电感量，可以使回路谐振于高频段所需的频率附近。如所周知，在串联谐振时，电感L\(_{2}\)或电容C5上的电压都比外加电压高，这里的外加电压是晶体管的输出电压，而送到负载上的是电容C\(_{5}\)上的电压。因在负载上得到的电压较高，于是提高了增益，补偿了高频特性。

在高频补偿中，还经常采用串并联补偿电路（图6a），它包含了串联补偿和并联补偿两部分：电感L\(_{1}\)与负载电阻R4串联，其作用和并联补偿电路相同；电感L\(_{2}\)和电阻R5的作用与串联补偿电路相同。输出端的交流通路可画成图6b的形式（R\(_{5}\)未画出）。这里C4、C\(_{5}\)的含义同前。电感L1和电容C\(_{5}\)组成并联谐振回路，适当选择L1之值，使回路谐振于频带中间f\(_{1}\)处（图6d）。当工作频率高于f1之后， L\(_{1}\)C5并联回路呈容性阻抗，相当于一个电容C'，此时的等效电路如图6c所示。可见，其电路形式与图5b一样，也可选恰当的L\(_{2}\)值，使电路在频率f2处又发生谐振（图6d）。因串并联电路谐振在高频段的两个不同频率点上（f\(_{1}\)，f2），通频带得到进一步展宽，从而可收到较好的补偿效果。

高频补偿还有一种形式，就是发射极电容补偿，见图7。它是在晶体管发射极串接并联的电阻和电容R\(_{6}\)、C6。这里C\(_{6}\)的作用不同于一般的旁路电容，它的取值较小，在低、中频段呈现的容抗较大，可视为开路，仅有R6的负反馈作用，使放大器保持一定的增益。随着工作频率的升高，C\(_{6}\)的容抗逐渐减小，使C6与R\(_{6}\)并联的总阻抗减小，负反馈作用减弱，于是提高了放大器的增益，补偿了高频特性。在电视机中，常在C3下端串接电位器作对比度调整（图9）。

如前所述，放大器低频增益的降低主要是耦合电容造成的。为了改善低频特性，可以采用没有耦合电容的直流放大器，也可以在电路上采取措施，进行低频补偿。在图2所示电路中，将负载电阻R\(_{4}\)下端串接上R7C\(_{7}\)，便组成具有低频补偿作用的放大电路（图8）。图中C7的取值较大，在中频和高频段呈现的容抗较小，近乎将R\(_{7}\)短路（R7下端交流接地），负载电阻还是R\(_{4}\)。当工作频率较低时，C7的容抗较大，接近开路，负载电阻变成R\(_{4}\)+R7。可见在低频时负载电阻加大了，故低频增益提高了（图8b）。

顺便指出，放大器中加接了R\(_{7}\)C7之后，除了作低频补偿之外，还有去耦滤波作用，可以减少因电源内阻耦合而造成寄生振荡。

图9是北京牌842—2型电视机的视放输出级电路。图中L\(_{124}\)、C69分别为输入输出耦合电容，R\(_{147}\)和R148是基极偏流电阻，R\(_{77}\)、C66和C\(_{67}\)组成发射极电容补偿网络（相当于图7中的R6C\(_{6}\)）。下面的R79、C\(_{68}\)和W3作对比度调整之用，通过调节W\(_{3}\)改变反馈深度，控制放大器的增益。L15、L\(_{16}\)为串并联补偿电感（相当于图6中的L2、L\(_{1}\)），R111和C\(_{99}\)是低频补偿网络（如同图8中的R7、C\(_{7}\)）。这种电路一并采用了几种补偿方法，具有较好的高低频特性，在电视机的视放输出级中常被采用。

综上所述，我们介绍了两种补偿方法：一种是利用负反馈网络，通过调节反馈深度，来改变放大器在某频段的增益（如图7）；另一种是利用电抗元件，通过改变不同频段的负载阻抗，来改变放大器的增益（如图4、5、6、8）。(林萌森)