ЛЕКЦИЯ 28 .Усилители постоянного тока с непосредственными связями

Усилители постоянного тока широко применяются в устройствах автоматики и вычислительной техники, в квазиэлектронных и электронных АТС, в телевидении, измерительной аппаратуре, в каналообразующей телеграфной аппаратуре, в аппаратуре ИКМ многоканальной связи.

Учебный материал этой лекции будет использован при изучении дисциплин: «Основы измерительной техники, метрологии и стандартизации», «Многоканальная электросвязь», «Коммутационные станции междугородних телефонных сетей».

К УПТ относятся усилители, предназначенные для усиления элект­рических колебаний, изменяющихся во времени как угодно медлен­но. При уменьшении частоты сигнала коэффициент усиления напря­жения УПТ, в отличие от коэффициента усиления усилителя перемен­ного тока, не меняется (остается постоянным) вплоть до f _нч = 0. Граничная частота УПТ в области верхних частот f _вч, в зависимости от его назначения, выбирается так же, как и в усилителе переменного тока.

Таким образом, из-за необходимости усиливать постоянную состав­ляющую входного сигнала в УПТ нельзя применять элементы, вызы­вающие спад АЧХ в области НЧ. Отсюда и фазовый сдвиг в этой об­ласти равен нулю, и спад плоской вершины импульса отсутствует. Для усилителя постоянного тока АЧХ приведена на рисунке 2.46

Примерная зависимость напря­жения на выходе УПТ от напряже­ния на входе показана на рисунке2.47.

Рисунок 2.46 – АЧХ усилителя постоянного тока

Рисунок 2.47 – Амплитудная характеристика УПТ

В настоящее время область при­менения УПТ, особенно интегральных ОУ, значительно расширяется.

Отличительная особенность УПТ состоит в использовании гальва­нической или непосредственной межкаскадной связи.

Для стабилизации тока в точке покоя в простейших транзистор­ных УПТ применяют эмиттерную стабилизацию. Для ликвидации начального тока в нагрузке используют мостовые (иначе балансные) цепи, содержащие УЭ хотя бы в одном плече. Прин­ципиальная схема подобного УПТ показана на рисунке 2.48.

Переменный резистор R _п служит для подстройки баланса моста, т. е. для получения I _н = 0. Такая подстройка обычно носит название установки нуля. В данном случае условие баланса моста

R _I/ R _II= R _III/ R _IV; R / R _выхОС=(R ₂+ R  _п)/(R ₃+ R  _п)

где R _выхОС≈(U _к.э+ U _Rэ)/ I _э—выходное сопротивление транзис­тора

с ОС для постоянного тока.

Принцип работы подобного УПТ основан на том, что под действием входного напряжения изменяется выходное сопротивление УЭ по по­стоянному току R _выхОС т.е. изменяется R _II. Баланс моста наруша­ется, и в цепи нагрузки возникает ток. Так, при подаче на базу транзистора относительно эмиттера положительного напряжения (клем­мы 1 - 1) транзистор открывается, ток I _к увеличивается, сопротивле­ние плеча моста R _II уменьшается, т. е. уменьшается разность потен­циалов на нем. Разность потенциалов на R _IV остается прежней. В ре­зультате на R _н появля­ется разность потенциа­лов и через R _н будет про­текать ток в направлении, указанном стрелкой.

Недостатки УПТ по схеме рисунке 2.48 состоят в следующем: 1) малое уси­ление; 2) зависимость на­пряжения смещения от сопротивления источника сигнала R _и; 3) отсутствие общей точки у входных (1 - 1) и выходных (2 — 2) клемм, что затрудняет под­ключение источников сигналов и нагрузок. Для устранения этих недостатков применяют мост на входе УПТ и несколько каскадов усиления.

Принципиальная схема двухкаскадного УПТ приведена на рисунке 2.49.

Режим работы транзистора VТI в этом усилителе не зависит от значения или изменения сопротивления источника сигнала R _и так как на вхо­де усилителя применена мостовая схема, а источник сигнала включен в диагональ сбалансированного моста. Если же изменяется Е _и, то изменяется и напряжение, действующее между базой и эмиттером тран­зистора VТI, в результате он и будет усиливать соответствующий сиг­нал. В усилителях на транзисторах VТI и VТ2 используется эмиттерная стабилизация коллекторных токов покоя. На выходе усилителя так­же применен мост для включения нагрузки, работа которого была из­ложена выше.

Приведенный на рисунке 2. 4 9 способ связи между каскадами усилителя требует включения резистора R5, через который подается напряже­ние питания на коллектор VТI и протекают токи I _к1 и I _б2. Один из не­достатков такого усилителя состоит в том, что из-за большой разницы напряжений U _к.э1 и U _к.э2 приходится для компенсации большего U _к.э2 увеличивать напряжение в цепи эмиттера U _Rэ2= U _Rэ1+ U _к.э1– U _б.э2.

Из вышестоящей формулы следует, что для компенсации U _к.э1и получения необхо­димого напряжения смещения U _б.э2 приходится выбирать напряже­ние U _б.э2> U _к.э1. Это приводит к двум негативным последствиям. Во-первых, при неизменных Е и режимах работы VT1 и VT2 сопротивле­ние R ₆ приходится брать меньшим R₅. Это снижает коэффициент усиления напряжения второго каскада. Во-вторых, увеличение U _Rэ2до­стигается обычно увеличением сопротивления R_Э2, что приводит к до­полнительному заметному снижению усиления второго каскада из-за ООС. Поэтому создать подобный усилитель с числом каскадов, боль­шим трех, обычно не удается из-за значительного снижения усиления последующих каскадов.

Все рассмотренные выше схемы УПТ имеют общий и очень существенный недо­статок — наличие непосред­ственных или гальваничес­ких межкаскадных связей, которое приводит к тому, что изменение режима од­ного из каскадов под действием дестабилизирующих факторов вызывает изменение выходного напряжения или тока УПТ — так на­зываемый дрейф. Наибольшее влияние на дрейф оказывает первый УЭ.

Дата добавления: 2014-11-16