Межкаскадные связи. Усилители постоянного тока

Генераторы пилообразного напряжения

Генераторы пилообразного напряжения предназначе­ны для получения линейно-изменяющегося напряжения, которое в течение некоторого времени нарастает или спадает по линейному или близкому к линейному закону.

В устройствах промышленной электроники генераторы пилообразного напряжения используют в каскадах сравнения, фиксирующих момент достижения напряже­нием заданного уровня, для временной задержки и расширения импульсов, для получения временных разверток в электронно-лучевых трубках и т. д.

Для получения неискаженной формы и заданной мощности полезного сигнала на выходе усилителя необходимо применять несколько каскадов усиления. Между этими каскадами существуют различные способы связи: через разделительные конденсаторы (емкостная), с помощью трансформаторов (трансформаторная), непосредственная (гальваническая).

В УНЧ широко распространена емкостная связь (рис. 33). Напряжение полезного сигнала u_вх. подают на базу T₁ через разделительный конденсатор С_р1. Делитель R₁R₂ определяет напряжение покоя на участке база – эмиттер первого каскада. Цепь R_э1, С_э1 составляет цепь отрицательной обратной связи по току питания и обеспечивает его стабилизацию. Усиленное по амплитуде напряжение подают через разделитель-ный конденсатор С_р2, не пропускающий постоян-ную составляющую коллекторного напряжения первого каскада на базу транзистора Т₂.

В данном усилителе оба каскада собраны по схеме с общим эмиттером. Известно, что такая схема характеризуется большим выходным и относительно малым входным сопротивлениями. Таким образом, вход последующего каскада оказывается несогласованным с выходом предыдущего. Для согласования применяют трансформаторную связь, при которой обеспечивается максимально возможная мощность на входе последующего каскада (рис. 34).

Рис. 34. Схема двухкаскадного усилителя с трансформаторной связью	Рис. 35. Схема УПТ прямого усиления

В ряде устройств автоматического контроля измеряют и регулируют такие величины, как температура, давление, механические напряжения и т. д. Эти неэлектрические величины преобразуют в медленно меняющиеся токи и напряжения с частотой порядка 1 Гц и меньше. Так как усиление таких медленно меняющихся сигналов невозможно с помощью обычных УНЧ с емкостной или трансформаторной связью, применяют специальные усилители с гальванической связью между каскадами – усилители постоянного тока (УПТ).

На вход таких усилителей подают сигналы порядка долей милливольт. Для усиления таких слабых сигналов приходится применять многокаскадный УПТ.

Существует два принципиально различных способа усиления медленно меняющихся сигналов: непосредственно по постоянному току с помощью усилителей прямого усиления и с предварительным преобразованием постоянного тока в переменный с помощью усилителей с преобразованием.

Рассмотрим усилитель прямого усиления (рис. 35), состоящий из трех каскадов. Каждый каскад собран по схеме с общим эмиттером, и его работа в принципе не отличается от работы рассмотренных УНЧ. Отсутствие разделительных конденсаторов между каскадами приводит к тому, что постоянная составляющая напряжения предыдущего каскада подается на базу последующего и, следовательно, ее необходимо компенсировать.

Компенсация постоянного напряжения предыдущего каскада обеспечивается постоянным напряжением, которое снимается с резистора R_э последующего каскада. В частности, сопротивление резисторов R_э2 и R_э3 выбирают такими, чтобы напряжения база – эмиттер транзисторов Т₂ и Т₃ обеспечивали нормальный режим работы.

Режим покоя транзистора Т₁ определяется напряжением делителя R₁R₂, а также напряжением на R_э1.

Резисторы R_э1 – R_э3 обеспечивают также отрицательную обратную связь по току. Эта обратная связь по постоянной составляющей тока полезна с точки зрения уменьшения дрейфа нуля усилителя. Дрейфом нуля усилителя называют изменение выходного напряжения усилителя, не связанное с изменением входного напряжения. Дрейф может быть вызван изменением напряжения источника питания, температуры окружающей среды, параметров схемы и т. д. Напряжение дрейфа соизмеримо с напряжением сигнала и поэтому вызывает его недопустимые искажения. Для борьбы с дрейфом стабилизируют напряжение источников питания, используют глубокие отрицательные обратные связи, а также производят специальный подбор деталей и элементов схемы УПТ. Наиболее эффективным методом борьбы с дрейфом в УПТ является применение балансных схем УПТ и схем с преобразованием постоянного напряжения в переменное.

Дата добавления: 2013-12-13