Усилители постоянного тока

В усилителях постоянного тока (УПТ) применяется непосредственная связь между каскадами, поскольку связь через разделительные конденсаторы

и трансформаторы не обеспечивает передачи постоянной составляющей сигнала.

Непосредственная связь между каскадами широко применяется в интегральных схемах, в которых сложно изготовить конденсаторы требуемой емкости.

Основными проблемами при разработке УПТ являются согласование потенциалов в разных частях схемы и уменьшение дрейфа выходного напряжения или тока.

В усилительных каскадах с ОЭ напряжения базы и коллектора отличны от нуля, поэтому требуется согласовать потенциалы источника сигнала и нагрузки с потенциалами входа и выхода усилителя. Для этого применяют источники э.д.с., в качестве которых используют делители или стабилитроны, включенные последовательно с источниками сигнала и нагрузкой.(рис. 3.13).

Если один вывод источника сигнала (или нагрузки) должен быть заземлен, то применяется двуполярное питание.(рис. 3.14).

Абсолютный дрейф усилительного каскада выражают через изменение коллекторного тока:

DI_K=f(DI_K0,DU_БЭ,Db)=, (3.9.1)

I_T=f(DI_K0,DU_БЭ,Db). (3.9.2)

где I_T - температурный дрейфовый ток соответствующий S=1.

Часто используют на практике не абсолютный дрейф, a относительный, т.е. дрейф пересчитанный ко входу, так как эту величину удобно сравнивать с входным сигналом и оценивать чувствительность усилителя.

Коэффициент усиления равен для УПТ:

K_U=. (3.9.3)

Изменение коллекторного напряжения:

DU_K=DI_KR_K=SI_ТR_K. (3.9.4)

Приведенный ко входу температурный дрейф равен:

DU_BX=. (3.9.5)

Приведенный дрейф не зависит от коэффициента нестабильности и уменьшается с уменьшением R_Э и R_Б. Можно показать, что при (R_Э+R_Б)®0 DU_ВХ®DU_БЭ=eDТ, где e»1.6 мВ/град -относительное температурное изменение U_ЭБ, DТ - диапазон рабочих температур. Следовательно чувствительность УПТ ограничивается температурной зависимостью U_БЭ, так как низкоомные сопротивления обеспечивают малую роль DI_К0.

Для уменьшения температурного дрейфа УПТ применяют термокомпенсацию- включение специальных температурно зависимых элементов терморезисторов или диодов в ту ветвь схемы, сопротивление которой желательно уменьшить с ростом температуры. Терморезисторы и диоды имеют отрицательный температурный коэффициент. У диодов температурные изменения тока и напряжения такие же, как и транзисторов, поэтому они обеспечивают компенсацию дрейфа в широком диапазоне температур.

На рис. 3.15-3.16 показаны схемы каскадов с термокомпенсацией. С ростом температуры изменение сопротивления термокомпенсирующих элементов уменьшает потенциал базы и уменьшает дрейф коллекторного тока.

УПТ с модуляцией сигнала. Блок схема такого усилителя показана на рис. 3.17. Входной сигнал постоянного тока преобразуется с помощью модулятора М в пропорциональный ему сигнал переменного тока. Переменный немодулированный сигнал вырабатывается генератором Г. Модулированный переменный сигнал усиливается усилителем У, а затем снова преобразуется с помощью демодулятора Д в сигнал постоянного тока. Так как в усилителях переменного тока с емкостной или трансформаторной связью дрейф рабочей точки не передается от каскада к каскаду, то дрейф такого усилителя будет определяться дрейфом модулятора. Усилители с модуляцией входного сигнала М и последующей демодуляцией выходного сигнала называются усилителями типа М-ДМ.

Усилители типа М-ДМ имеют меньший дрейф. Недостатками их являются: верхняя частота усиливаемого сигнала ограничивается частотой генератора (не более 0,1¸0,2 частоты генератора), большая сложность по сравнению с усилителями прямого усиления.

Дата добавления: 2014-01-07