Усилители постоянного тока

Усилителями постоянного тока (УПТ) называют такие приборы, которые могут усиливать медленно изменяющиеся электрические сигналы, т.е. они способны усиливать не только переменные, но и постоянные составляющие тока и напряжения. Низшая рабочая частота таких усилителей нулевая, а верхняя может быть любой, вплоть до очень высокой (несколько мега герц).

В УПТ необходимо обеспечить условие, чтобы в отсутствие входного сигнала на выходе отсутствовали как переменная, так и постоянная составляющие сигнала, иначе нарушиться пропорциональность между входным и выходным напряжениями. В УПТ нельзя связывать источник и приемник сигнала через трансформаторы и конденсаторы, которые не пропускают постоянной составляющей сигнала. Это условие определяет некоторые особенности построения УПТ.

Отклонение напряжения на выходе усилителя от начального (нулевого) значения в отсутствие сигнала называется дрейфом усилителя. Основными причинами дрейфа является температурная и временная нестабильность параметров усилительных сигналов, резисторов и источников питания, а также низкочастотные шумы и помехи. Дрейф нуля искажает усиливаемые сигналы и может нарушить работу УПТ.

Для компенсации дрейфа нуля в УПТ применяют специальные дифференциальные схемы (каскады).

Дифференциальные схемы УПТ строятся по принципу баласного моста.

Принцип работы балансной схемы можно пояснить на рис. 2.7. Если соблюдается условие баланса моста: R₁×R₄ = R₂×R₃, то потенциалы j_а = j_б и их разность U_вых=j_а - j_б = 0. Если условие баланса не соблюдается, то выходное напряжение U_вых¹0.

Рис. 2.7. Схема балансного моста.

Такие схемы применяются в измерительной технике для точных измерений сопротивлений компенсационным методом. Если в одну из диагоналей установить измеряемое сопротивление, то баланс моста нарушается. Измеряемое сопротивление компенсируют подбором сопротивления противоположной диагонали до выполнения условия U_вых=j_а - j_б = 0. При этом на точность измерений не оказывают влияние температурные условия и нестабильность источника питания.

Рис. 2.8. Дифференциальный каскад УПТ.

На рис 2.8 представлена схема простейшего дифференциального каскада. Не трудно убедится, что она аналогична балансной схеме рис 2.7, если резисторы R₂ и R₃ заменить транзисторами VТ1 и VТ2 и считать, что R₁=R_К1, а R₄=R_К2. Сопротивление резисторов R_К1 и R_К2 выбирают равными, а транзисторы VТ1 и VТ2 с полностью идентичными характеристиками. В этом случае схема симметрична.

Дата добавления: 2014-01-15