Дрейф нуля и способы его уменьшения

Одно из затруднений, возникающих при работе с усилителями с непосред­ственной связью, состоит в том, что изменения режима схемы по постоян­ному току неотличимы от усиления сигнала. Такие изменения обычно про­исходят из-за колебаний температуры. Если, например, в схеме на рисунок 1.57 температура возросла, то разность потенциалов на переходах база-эмиттер уменьшится и это приведет к небольшому увеличению коллекторного тока в обоих транзисторах. Результирующее изменение напряжения смещения на­зывают дрейфом. Обычно самым чувствительным является входной каскад, поскольку в нем происходит, усиливается в наибольшей степени.

Дрейф в схеме на рисунок 1.57 можно наблюдать, подключив к выходу чув­ствительный вольтметр постоянного тока или осциллограф, у которого уси­литель вертикального канала переключен на режим работы по постоянному току. Не подавая никакого сигнала на вход, установите с помощью R₅ нуле­вое напряжение на выходе, а затем возьмитесь пальцами за транзистор VТ₁ и погрейте его. Вы увидите

постепенный дрейф выходного напряжения. В результате при отсутствии напряжения сигнала на входе усилителя на его выходе появляется напряжение, имеющее как медленно изменяющуюся постоянную составляющую и U_др.п, так и беспорядочное отклонения от неё - колебания напряжения дрейфа U_др.к.

Постоянная составляющая напряжения дрейфа U_др.п в основ­ном обусловлена нагревом усилительных элементов и деталей схе­мы после включения усилителя и

их старением, разрядом источником питания при питании от батарей или медленным уходом опорного напряжения при питании от стабилизированного источника питания. Колебания напряжения дрейфа U_др.к от его среднего значения в основном определяется колебаниями напряжения источников питания усилителя и шумом, вызванным эффектом мерцания эмитирующих электродов усилительных элементов.

Рисунок 1.58 - Характеристика изменения дрейфа нуля

Для УПТ дрейф нуля представляет собой очень вредное явление, так как он не отличим от усиливаемых сигналов, искажает их и может недопустимо изменить режим работы усилительных элементов. У рассмотренных выше схем дрейф при нестабилизированном питании от электросети иногда нарушает работу даже одного каскада, а двухкаскадный усилитель обычно делает неработоспособным.

Основные причины, вызывающие наибольший дрейф в транзис­торных УПТ - изменение температуры транзистора в рабочих усло­виях и изменение напряжения источника питания каскада.

Таким образом, в УПТ нужно принимать меры для уменьшения дрейфа нуля. Способы уменьшения дрейфа нуля:

- уменьшение пределов изменения дестабилизирующей
величины;

- применение схем термокомпенсации; применение отрицательной

обратной связи по постоянному току;

- использование мостовых (балансных) схем;

- применение УПТ с преобразованием входного сигнала.

Уменьшение пределов изменения дестабилизирующих величин достигается таким образом: используют электронные, магнитные или феррорезонансные
стабилизаторы напряжения, причём проще стабилизировать с помощью электронных стабилизаторов одно или два небольших напряжения электропитания транзисторных усилителей;

- применяют термостатирование особенно транзисторных усилителей. Однако термостатирование совместно со стабилизацией
напряжения значительно усложняет и удорожает аппаратуру, а
поэтому вводится лишь при особой необходимости;

- используют в УПТ вместо германиевых транзисторов, полевые
или кремниевые транзисторы, которые имеют меньший по величине входной ток.

Термокомпенсирующие элементы обычно включают в отдельные каскады УПТ, чаще в первые. Термокомпенсация достигается введе­нием температурно-зависимых линейных и нелинейных резисторов в эмиттерные (истоковые) или базовые цепи транзисторов. Терморезис­торы можно использовать в качестве одного из резисторов делителя напряжения в цепи базы, либо как часть общего сопротивления цепи эмиттера. Однако термокомпесационные схемы требуют, как правило, индивидуальной настройки в пределах всего диапазона температур, причём хороший эффект обычно достигается лишь в узком диапазоне. Для стабилизации усиления и уменьшения дрейфа в УПТ широко используется общая петля ООС по постоянному току. При введении общей ООС по постоянному току. При введении общей ООС по постоянному току по цепи обратной связи на каждый транзистор поступает в противофазе его собственный дрейф, прошед­ший петлю обратной связи. В итоге собственный дрейф каждого тран­зистора снижается.

Использование ООС по постоянному току не позволяет все же уменьшить до малого значения дрейфа в УПТ.

Использование в УПТ балансных (мостовых) схем дает весьма существенное уменьшение дрейфа. В этом случае уменьшаются уровни дрейфа, обусловленные и изменением напряжения электропитания и температуры окружающей среды, а также старением элементов усили­теля.

Дата добавления: 2014-01-04