Усилители постоянного тока. Общие сведения . Дрейф нуля и борьба с ним

Название УПТ довольно неточно, т.к. они довольно хорошо работают и для усиления переменных величин. Разница состоит в отсутствии конденсаторов или трансформаторов в цепях связи между каскадами. Последние создают искажения, связанные с тем, что они по-разному работают на разных частотах. Отсутствие разделительных конденсаторов и трансформаторов улучшает частотные характеристики и исключает фазовый сдвиг между входными и выходными сигналами. Связи создаются за счет непосредственных соединений или сопротивлений. Поэтому правильнее называть такие усилители усилителями с гальваническими связями (УГС).

УГС находят применение в источниках питания (в частности, в стабилизаторах напряжения и тока, в которых переменная составляющая должна быть мала), в логических элементах и вычислительных устройствах, в системах автоматики. В связи с широким внедрением интегральной технологии появилась возможность использовать УГС в радиотехнических устройствах (УНЧ, УВЧ, широкополосных усилителях и т.д.). Интегральные УПТ имеют очень высокие параметры, которые невозможно получить "навесным" монтажом.

Наиболее широкое использование имеют УГС прямого усиления, т.к. просты в изготовлении и наладке. Они выполняются в виде усилителей с непосредственными связями или с потенциометрическими связями.

В усилителе с непосредственными связями увеличение числа каскадов не приводит большому увеличению коэффициента усиления. Это связано с тем, что каждый последующий каскад усиливает большую мощность (ток или напряжение). Даже при уменьшении R _Э  каждого последующего каскада в нем увеличивается ООС, которая ведет к уменьшению коэффициента усиления.

В усилителях с потенциометрическими связями (вместо непосредственной связи—резисторы) удается получить одинаковые коэффициенты усиления каскадов, но приходится вводить дополнительные элементы.

 

5.7.2 Дрейф нуля и борьба с ним. Занятие 47.

Отсутствие разделительных конденсаторов между каскадами приводит к тому, что любое изменение постоянной составляющей тока (напряжения) в предыдущем каскаде усиливается последующим каскадом. Этот усиленный сигнал воспринимается как полезный сигнал. Явление называется дрейфом нуля. Если на вход усилителя подать полезный сигнал, равный нулю (закоротить вход усилителя с корпусом), за счет дрейфа нуля на выходе будет сигнал, соответствующий некоторому полезному сигналу! Наибольшее влияние на дрейф нуля оказывает первый каскад, так как его выход подается на последующие каскады и максимально усиливается. Основные причины, вызывающие дрейф нуля:

-изменение температуры окружающей среды;

-изменение состояния окружающей среды, в основном, влажности;

-нестабильность напряжения источника питания;

-старение элементов усилителя, изменение их номиналов;

-шумы, возникающие в элементах (в основном—активных) усилителя. Шумы это результат спонтанного изменения тока в связи с неучитываемыми воздействиями на элементы усилителя.

Для учета величины дрейфа его приводят ко входу усилителя, т.е. напряжение, возникающее за счет дрейфа на выходе усилителя, делят на коэффициент усиления (даже если основная составляющая дрейфа возникает в промежуточном каскаде).

У биполярных транзисторов дрейф больше, чем у полевых, у кремниевых биполярных транзисторов дрейф ниже, чем у германиевых.

Приведенный дрейф нуля по напряжению для одиночных каскадов кремниевых транзисторов составляет 2..8 ; германиевых---20…30  в то время как для полевых транзисторов он составляет 3…4  .

Дрейф нуля можно уменьшить следующими мерами:

-стабилизацией источников питания;

-термостатированием усилителей;

-применением термокомпенсации;

-применением ОС по постоянному току;

-использованием баллансных схем.