Файл: Методические указания по изучению дисциплины и выполнению контрольных работ Для студентов зф всех специализаций и направлений подготовки.docx

Для одиночных каскадов с ОЭ приведенный ко входу дрейф по напряжению примерно равен:

1. 
   для кремниевых БТ – 28 мВ/град;
   
2. 
   для германиевых БТ – 2030 мВ/град;
   
3. 
   для полевых транзисторов – 3–4 мВ/град.
   

Таким образом, в УПТ необходимо применять специальные меры для уменьшения дрейфа нуля:

• 
  уменьшение пределов изменения дестабилизирующей величины;
  
• 
  применение схем термокомпенсации дрейфа;
  
• 
  применение отрицательной ОС;
  
• 
  применение мостовых (дифференциальных) схем;
  
• 
  применение полевых или составных транзисторов;
  
• 
  использование УПТ с преобразованием сигнала.
  

---

Дадим оценку этих способов.

Уменьшение пределов изменения дестабилизирующих величин дает хорошие результаты и достигается следующим:

а) применяют электронные, магнитные или феррорезонансные стабилизаторы напряжения;

б) применяют термостатирование, особенно транзисторных усилителей, однако термостатирование совместно со стабилизацией напряжения питания значительно усложняет и удорожает аппаратуру, а поэтому используется лишь при особой необходимости;

в) используют в УПТ вместо германиевых кремниевые транзисторы, имеющие значительно меньший тепловой ток коллектора.

Термокомпенсирующие элементы обычно включают в отдельные каскады УПТ, чаще всего первые. Термокомпенсация достигается введением температурно-зависимых линейных и нелинейных резисторов в эмиттерные или базовые цепи транзисторов. Терморезисторы с различным знаком ТКR можно использовать в качестве одного из резисторов делителя напряжения в цепи базы либо как часть резистора в цепи эмиттера. Однако термокомпенсационные схемы требуют индивидуальной настройки в пределах всего рабочего диапазона температур.

Отрицательная обратная связь по постоянному току широко используется для стабилизации и уменьшения дрейфа в УПТ. При введении ООС на каждый транзистор поступает в противофазе его собственный дрейф. В итоге собственный дрейф транзистора снижается.

Дифференциальный усилительный каскад.

Наиболее перспективной схемой УПТ с точки зрения стабильности при воздействии дестабилизирующих факторов оказался дифференциальный усилительный каскад (ДУК).

Простейшая схема ДУК представлена на рис 21.

ДУК на транзисторах представляет собой две схемы усилителей на транзисторах V₁ и V₂, включенных с ЭО, питаемые, как правило, от двух источников питания Е_к1 и Е_к2 с общей точкой, имеющие в цепи эмиттера общий резистор R_э и резисторы R_к1 и R_к2 в цепях коллектора.

Выходное напряжение снимается с коллекторов транзисторов V₁ и V₂ и определяется как:

U_вых.= U_кэ1- U_кэ2, или U_вых= U_кэ2 – U_кэ1 (32)

---

Уникальные свойства ДУК вызваны симметрией его схемы. Если параметры обоих плеч схемы ДУК совершенно одинаковы, включая и их зависимость от температуры окружающей среды, то очевидно, дрейф выходного напряжения будет строго равен «0».

В действительности в реальных схемах существует асимметрия плеч ДУК т.к. невозможно изготовить два абсолютно одинаковых биполярных транзистора или резистора, поэтому существует небольшой дрейф нуля, но этот дрейф гораздо ниже дрейфа однотактных схем УПТ.

При изменении напряжений источника питания ДУК, одинаково изменяются и токи коллекторов транзисторов V₁ и V₂ в плечах ДУК ΔI_к1 и ΔI_к2 потенциалы коллекторов V₁ и V₂ изменяются также одинаково ΔU_вых=ΔU_кэ1-ΔU_кэ2=0.

Таким же образом изменение температуры (в пределах ограниченного диапазона) приводит к одинаковому изменению обратных токов коллекторов транзисторов V₁ и V_2, ΔI_к01 и ΔI_к02, поэтому разность потенциалов между коллекторами φ_к1-φ_к2=U_вых остается неизменной ΔU_вых=0


Рис. 21 Принципиальная электрическая схема дифференциального усилительного каскада

Входа и входные сигналы ДУК

ДУК имеет два входа, которые называются прямым и инверсным.

Прямым входом ДУК называется вход, при подаче сигнала на который фаза выходного по отношению к входному не изменяется.

Инверсным входом ДУК называется вход при подаче сигнала на который, фаза выходного по отношению к входному отличается на 180^о (π).

В связи с наличием у ДУК прямого и инверсного входа входные сигналы ДУК могут быть поданы по-разному. Поэтому для данного усилителя различают три вида входных сигналов:

1. 
   Парафазный входной сигнал – это сигнал, подаваемый или на прямой или на инверсный вход ДУК.
   
2. 
   Дифференциальный входной сигнал– это сигнал, подаваемый на прямой и инверсный вход.
   
3. 
   Синфазный входной сигнал (помеха)– это сигнал, подаваемый и на прямой и на инверсный вход ДУК и действующий на эти входа одинаково.
   

---

По каждому входу входного сигнала ДУК обеспечивает свой коэффициент усиления:

• 
  по дифференциальному входному сигналу коэффициент усиления К_uдиф;
  
• 
  по парафазному входному сигналу коэффициент усиления напряжения К_uпар;
  
• 
  по синфазному входному сигналу коэффициент усиления напряжения К_uсф.
  

Рассмотрим принцип работы схемы ДУК при подаче на вход U_вхдиф дифференциального входного сигнала(Рис. 21) е_c3. Если на вход симметричной схемы поступает сигнал U_вхдиф. между базами V₁ и V₂, то на вход 1 относительно корпуса подается сигнал +U_вхдиф/2. а на вход 2 -U_вхдиф/2. Это означает, что приращение эмиттерного тока одного транзистора, вызванное действием напряжения +U_вхдиф/2 будет равно по абсолютному значению, но противоположно по знаку приращению тока эмиттера другого транзистора, вызванного действием напряжения –U_вхдиф/2, следовательно, ΔI_э1 = -ΔI_э2. Таким образом, при подаче дифференциального входного сигнала ток через сопротивление R_э не меняется, а, следовательно, не меняется и потенциал эмиттеров.

Это означает, что для дифференциального входного сигнала отсутствует ООС по току через R_э и коэффициент усиления каждого плеча ДУК, такой же, как и К_u без сопротивления R_э. Это говорит о том, что К_uдиф у ДУК намного больше, чем у однотактного каскада УПТ без ООС по току.

При подаче на вход парафазного входного сигнала е_с1 или е_с2 (Рис. 21) К_uпар несколько меньше чем К_uдиф, т.к. в усилении участвует один транзистор V₁ при подаче е_с1 или V₂ при подаче е_с2 и появляется влияние ООС на R_э т.к. приращение тока ∆I_э, протекающего через R_э остается не скомпенсированным приращением другого знака как в предыдущем случае. Коэффициент усиления по синфазному входному сигналу можно определить по схеме (см.рис.22).

Рис. 22 Синфазный входной сигнал ДУК

Коэффициент усиления напряжения по синфазному входному сигналу:

К_uсф= (33)

Из данного выражения видно, что для подавления синхронной составляющей входного сигнала следует брать большие номиналы R_э

---

.

---