Усилители постоянного тока

Общие сведения о полупроводниках

Электронно-дырочный переход

Полупроводниковые диоды

Транзисторы

Тиристоры

Усилители

Усилители постоянного тока

Усилители постоянного тока (УПТ) ¾ это усилители, предназначенные для усиления сколь угодно медленно изменяющихся во времени сигналов, т.е. сигналов, эквивалентная частота которых приближается к нулю. Поэтому УПТ должны обладать амплитудно-частотной характеристикой, в виде изображенной на рис.6.1.

Связь такого усилителя с нагрузкой, с источником сигнала и межкаскадные связи должны быть непосредственными, т.е. в качестве элементов согласования усилительных каскадов не могут быть применены реактивные элементы (трансформаторы и конденсаторы), поскольку это обеспечило бы амплитудно-частотную характеристику, у которой K_U = 0 при f = 0. Режим покоя каждого из каскадов усилителя определяется не только параметрами элементов собственного каскада, но и режимами покоя предыдущих и последующих каскадов усиления. При расчете схема усилителя должна быть проанализирована в целом. Рассмотрим УПТ на примере двухкаскадного усилителя (рис.6.2.).

В схеме усилителя выводы коллектора и базы транзисторов соседних каскадов соединены непосредственно. Во входную цепь усилителя последовательно с источником входного сигнала включен источник входного компенсирующего напряжения Е_КОМП. Его вводят для того, подключение входного сигнала не смещало рабочую точку. С этой целью компенсирующее напряжение выбирают равным U_БП1:

. (6.1.)

Резисторы R₃ и R₄ выполняют функцию делителя для создания компенсирующего напряжения выходной цепи каскада.

При эксплуатации УПТ в широком диапазоне температур окружающей среды выходные напряжение усилителя могут изменяться при неизменном входном сигнале из-за нестабильности параметров усилительных элементов; при этом на выходе не удается определить, чем вызвано изменение выходного напряжения (изменением входного сигнала или изменением режимов работы усилительных элементов).

Самопроизвольное изменение выходного напряжения УПТ при неизменном входном сигнале, вызванное изменением питающего напряжения, температуры окружающей среды и изменением параметров схемы со временем, получило название дрейфа выходного напряжения УПТ. Качество УПТ оценивается по величине дрейфа, приведенного ко входу усилителя (приведенный дрейф):

. (6.2.)

Приведенный дрейф ¾ это ложный сигнал на входе, который вызывает самопроизвольное изменение выходного напряжения, по величине равное DU_ВЫХ.ДР. Приведенный дрейф показывает минимальную величину входного сигнала, которая может быть различима на выходе усилителя (нижний порог границы динамического диапазона). Входной сигнал нужно подавать заведомо больше е_ДР, чтобы на выходе DU_ВЫХ.ДР. было незначительным. Минимальное напряжение е_Г выбирают на 1–2 порядка больше е_ДР.

Различают:

1. Температурный дрейф ¾ это изменение U_ВЫХ.ДР, обусловленое изменением температуры. Единица измерения температурного дрейфа ¾ [мкВ/град]. Типовое значение температурного дрейфа 0,01мкВ/град.

2. Временной дрейф обусловлен изменением параметров схемы со временем. Единица измерения временного дрейфа ¾ [мкВ/час]. Типовое значение температурного дрейфа 1мкВ/час.

Методы уменьшения дрейфа выходного напряжения:

1. Введение глубокой отрицательной обратной связи, однако не удается устранить дрейф от VT₁.

2. Введение термозависимых элементов. Принципы термокомпенсации заключаются в выборе дополнительных элементов в схеме усилителя с такой температурной зависимостью параметров, которая нейтрализует влияние температуры на параметры активных усилительных элементов, стабилизируя режимы усилительного каскада. В технологическом плане термокомпенсация достаточно дорогой прием, поскольку благодаря разбросу параметра транзистора выбор термокомпенсирующих элементов индивидуален для каждого усилителя.

3. Построение усилителей с преобразованием постоянного входного напряжения в переменный сигнал. Два типа усилителей с преобразованием:

3.1 УПТ, построенный по схеме модулятор-демодулятор (рис.6.3.).

Модулятор преобразует постоянный сигнал в переменный, а демодулятор ¾ переменный сигнал в постоянный. Модулятор и де модулятор работают синхронно. У модулятора и демодулятора также есть дрейф, но он много меньше, чем у УПТ. Временные диаграммы работы схемы представлены на рис.6.4.

3.2 Автогенераторные усилители (УПТ ¾ автогенератор). В этих усилителях постоянное входное напряжение изменяет параметры автоколебаний генератора.

4. Применение параллельно-балансных схем УПТ (дифференциальных усилительных каскадов).

Дата добавления: 2015-12-08