Усилители постоянного тока. Дрейф нуля

Необходимость в средствах для усиления медленно изменяющихся сигналов (сигналы от термопар, тензодатчиков, газовых анализаторов и т.п.) определила требование к разработке устройств - усилителей постоянного тока.

Усилители постоянного тока должны иметь большой коэффициент усиления, высокое входное сопротивление, равномерную амплитудно-частотную характеристику в диапазоне частот от 0 до десятков кГц, линейную амплитудную характеристику, соответствующую уравнению Uвых = Ku · Uвх, где Ku - постоянный коэффициент усиления.

Для выполнения этих требований схема усилителя должна иметь гальванические связи (без разделительных конденсаторов) с источником сигнала и нагрузкой.

Для построения усилителей постоянного тока используют два различных подхода.

Первый - с использованием модуляции и демодуляции заключается в том, что входной сигнал предварительно модулируется (преобразуется в периодический сигнал, состоящий из прямоугольных импульсов постоянной частоты, амплитуда которых равна величине входного сигнала). Этот сигнал переменного тока далее поступает на усилительзвуковой частоты, с выхода которого - на схему демодуляции, в которой из

прямоугольных импульсов воссоздается сигнал постоянного тока.

Второй принцип построения усилителей постоянного тока основан на использовании усилителей с непосредственными связями между каскадами. Для обеспечения условия Uвых = 0 при Uвх = 0 питание каскадов усилителя осуществляется от нескольких разнополярных источников напряжения.

Основная трудность в построении таких усилителей состоит в установлении положения рабочей точки (точки покоя) транзисторов усилителя и стабилизации этого режима при изменении температуры.

Основная проблема, с которой сталкиваются разработчики УПТ, является дрейф нуля. Дрейфом нуля (нулевого уровня) называется самопроизвольное отклонение напряжения или тока на выходе УПТ от начального значения. Поскольку дрейф нуля наблюдается и при отсутствии сигнала на входе на входе УПТ, то его невозможно отличить от истинного сигнала.

К физическим причинам, вызывающим дрейф нуля в УПТ, относятся:

нестабильность источников питания;

временная нестабильность ("старение") параметров транзисторов и резисторов;

температурная нестабильность параметров транзисторов и резисторов;

низкочастотные шумы;

помехи и наводки.

Наибольшую нестабильность вносит температурный фактор. Положение усугубляется наличием гальванической связи между каскадами, хорошо передающей медленные изменения сигнала, что приводит к эффекту каскадирования температурных нестабильностей каскадов от входа к выходу.

Дата добавления: 2015-06-04