Усилитель постоянного тока

В рассмотренных ранее схемах усилителей для связи источника сигнала, каскадов и приемника сигналов использовались конденсаторы. Во многих случаях частота сигнала оказывается весьма малой (сотые доли герца). АЧХ усилителей для таких сигналов должна иметь нижнюю граничную частоту, равную нулю. В этом случае нельзя использовать усилители с конденсаторами связи.

Исключение конденсаторов приводит к проблеме задания и стабилизации состояния нелинейных элементов (транзисторов) по постоянному току.

На рис. 2.9.1 приведен пример простой схемы, в которой решена проблема нижней граничной частоты, так как конденсаторов нет. В цепь базы транзистора Т₂ включен источник ЭДС (-Е₂), который позволяет уменьшить постоянный ток базы, создаваемый коллекторной цепью транзистора Т_{ через резистор связи /?,. Нагрузка R_H подключена к коллектору Т₂ и к промежуточной точке делителя напряжения из резисторов R₃ и R₄. Четыре ветви (резистор R_{K 2}, транзистор Т₂ и резистор R_{3 2}, резистор /?₃, резистор R_a) образуют мостовую цепь. Сопротивления последних резисторов.

Рис. 2.9.1. Схема усилителя постоянного тока

подобраны таким образом, чтобы при токе i_BX = 0 напряжение в диагонали.

^{МОСТа М}«ых «О;

Основной недостаток схемы, приведенной на рис. 2.9.1, заключается в том, с течением времени проявляется «дрейф нуля». Это явление состоит в изменении напряжения г/_вых при постоянном входном сигнале г_вх и вызывается изменениями параметров элементов схемы — сопротивлений резисторов и свойств транзисторов.

Для борьбы с «дрейфом нуля» в схему встраивают средства температурной стабилизации режимов транзисторов, стабилизации напряжений и токов источников.

Принципиально другой способ усиления медленно изменяющихся сигналов — метод модуляции-демодуляции. В этом методе усилению подвергается переменный сигнал, который формируется из исходного сигнала импульсной модуляцией. После усиления переменный сигнал преобразуется путем демодуляции в медленно изменяющийся.

Кардинально проблема «дрейф нуля» решается в дифференциальных усилительных каскадах (рис. 2.9.2).

Рис. 2.9.2. Схема дифференциального усилителя постоянного тока.

Этот усилитель имеет два входа. Напряжение на выходе равно.

Симметричные элементы схемы выбираются идентичными. Особенно это удается в интегральных микросхемах, в которых элементы создаются в едином технологическом цикле. Поэтому одинаковые температурные изменения их параметров приводят к одинаковым изменениям напряжений на коллекторах транзисторов и не сказываются на значении их разности, равной м_вых.

Дифференциальные усилители стали основой для конструирования интегральных операционных усилителей.

Основной характеристикой усилителя постоянного тока (УГГГ) является его передаточная характеристика — зависимость постоянного выходного напряжения (тока) от постоянного входного напряжения (тока).

На рис. 2.9.3 приведен пример передаточной характеристики по напряжению для дифференциального усилителя с БТ. Практически линейный участок АВ ее выделен как рабочий.

Упражнение 2.9.1.

Определить коэффициент усиления дифференциального усилителя на участке АВ передаточной характеристики на рис. 2.9.3.

Рис. 2.9.3. Передаточная характеристика Н_ВЫХ(Н_ВХ) дифференциального усилителя на биполярном транзисторе.