Способы снижения уровня постоянной составляющей

Для уменьшения в усилителях постоянного тока постоянной составляющей применяются несколько различных способов.

1. Уменьшение коэффициента усиления от каскада к каскаду, начиная от входа к выходу. Достоинство схемы усилителя постоянного тока с таким способом компенсации (рис. 4.34) – в ее простоте. Для реализации этого способа достаточно, чтобы выполнялось условие R 3 > R 5.

Однако, этой схеме присущи недостатки, ограничивающие возможности ее применения:

одновременно со снижением уровня постоянной составляющей уменьшается и коэффициент усиления входного сигнала;

схема не позволяет полностью компенсировать постоянную составляющую выходного сигнала, с ее помощью можно лишь понизить уровень постоянного напряжения, но полной компенсации достичь невозможно.

2. Питание каскадов понижающимся напряжением, начиная от выхода к входу. Понижение напряжения коллекторного питания транзистора VT 1 по сравнению с питанием транзистора VT 2 осуществляется благодаря падению напряжения на резисторе R 4 (рис. 4.34). При этом коэффициенты усиления каскадов могут быть примерно оди-наковы. Этот способ простой, но неэкономичный и так-же не может дать полной компенсации.

3. Введение дополнительного источника смещения в цепь базы каждого из каскадов, начиная со второго. Можно уменьшить постоянную составляющую введением дополнительного источника E_см,, подключенного через делитель напряжения (рис. 4.35). Приведенная схема позволяет компенсировать постоянную составляющую практически до нуля. Компенсирующее напряжение выделяется на резисторе R 4 за счет протекания тока делителя i_д по цепи: «+» источника смещения Е_см, корпус, внутреннее сопротивление источника питания Е_п, резисторы R 3, R 4, R 5, «–»источника смещения Е_см.

К недостаткам схемы можно отнести:

необходимость дополнительного источника питания;

потери сигнала на резисторе R 4 делителя напряжения;

в многокаскадных (число каскадов больше двух) усилителях постоянного тока приходится иметь несколько дополнительных источников, что приводит к нежелательным наводкам.

4. Включение компенсирующего стабилитрона. Компенсация при помощи стабилит­рона (рис. 4.36) является вариантом схемы с дополнительным источником. Здесь таким «источником» выступает стабилитрон. Падение напряжения на стабилитроне должно быть равно компенсируемому. Недостатками схемы являются: большая потеря сигнала на самом стабилитроне, а также зависимость параметров стабилитрона от температуры.

Характерным недостатком усилителей постоянного тока прямого усиления (особенно многокаскадных) является достаточно большое значение дрейфа нуля.

Дрейф нуля

Дрейф возникает как следствие изменения параметров элементов схемы (прежде всего полупроводников) под действием различных дестабилизирующих факторов.

8 Явление, заключающееся в том, что при неизменном (или нулевом) напряжении входного сигнала появляются изменения выходного сигнала, называется дрейфом начального уровня или дрейфом нуля.

Причинами дрейфа являются:

1. Температурная зависимость параметров транзистора. Температурная зависимость проявляется в изменениях коллекторного тока и в тепловом смещении входной характеристики. Эти изменения приводят в конечном итоге к изменению постоянного напряжения на коллекторе, которое будет восприниматься как выходной сигнал.

2. Нестабильность напряжения источника питания Е_п. Нестабильность питающего напряжения приводит к параллельному смещению выходной динамической характеристики (рис. 4.37). Такое смещение обуславливает изменение исходных значений тока и напряжения на величину D I и D U соответственно, что в конечном итоге воспринимается как выходной сигнал.

3. Старение полупроводниковых приборов. Все полупроводниковые приборы в дискретном или интегральном исполнении обладают теми или иными замечательными свойствами благодаря различиям концентраций примесей в полупроводнике и образованию p-n переходов. С течением времени вследствие естественной диффузии происходит постепенное выравнивание концентраций и изменение (ухудшение) характеристик и параметров полупроводниковых приборов. В итоге, это опять проявляется как медленное изменение коллекторного тока и соответственно коллекторного (выходного) напряжения.

4. Контактная разность потенциалов. Соединение проводников монтажа и элементов схемы (транзисторов, диодов, резисторов и тому подобное) производится при помощи пайки. Как правило, проводники монтажа, электродов и припой – из разных металлов. Контакт неоднородных металлов приводит к возникновению термо-ЭДС. Среди множества контактов в схеме усилителя постоянного тока есть и такие, которые генерируют термо-ЭДС непосредственно на входах каскадов. Термо-ЭДС зависит от температуры, поэтому изменение температуры места соединения проводников тут же приводит к изменению выходного напряжения.

5. Низкочастотные и высокочастотные флуктуации токов и напряжений в схеме вследствие случайных электрических процессов в проводниках и полупроводниковых приборах также приводят к шумоподобным колебаниям выходного напряжения.

Дата добавления: 2015-10-28