Файл: конспект лекций схемотехника.pdf

вхідних кіл чутливих ППС або побудова спеціальних схем, які мають меншу чутливість до дестабілізувальних чинників. Напруга дрейфу Eдр може навіть перевищувати

корисний сигнал. Тому при побудові УПТ необхідно передбачити заходи, що зменшують дрейф нуля.

Uвих

t

Рисунок 7.11 – Часова діаграма вихідної напруги ППС з безпосереднім зв'язком

Способи зменшення дрейфу:

термостабілізація підсилювального каскаду, стабілізація напруги живлення (вимагає досить великих енергетичних витрат і використовується в спеціальних цілях);

використання підсилювальних компонентів із поліпшеними температурними характеристиками;

використання структури підсилювача з перетворенням. Вхідний сигнал постійного струму на вході перетворюється в змінний струм, підсилюється звичайним підсилювачем змінного струму і на виході знову перетворюється в постійний струм. Такі підсилювачі мають наймінімальніший дрейф;

160

використання балансних схем з’єднання підсилювальних елементів, коли вони мають однакові характеристики, вхідний сигнал подається на них балансно (між входами) і знімається балансно (між виходами). У результаті при однаковому дрейфі в каскадах дрейф віднімається.

7.2ППС із перетворенням

Застосування балансних схем і стабілізація джерел живлення дозволяють знизити дрейф нуля ППС прямого підсилення до величини, в кращому разі, десятків мікровольт за годину. Тому для підсилення сигналів меншої величини застосовується ППС із перетворенням (ППС МДМ, підсилювачі постійного струму типу «модулятордемодулятор»), структурна схема якого подана на рисунку 7.12.

Rн

Uкер

Рисунок 7.12 – Підсилювач постійного струму з перетворенням

У модуляторі (М) постійна напруга перетворюється в змінну напругу з частотою, що визначається задавальним генератором, і надходить на вхід підсилювача змінної напруги (П). Підсилена напруга з виходу підсилювача надходить на вхід демодулятора (ДМ), який перетворює її в напругу Uвих , що збігається формою з напругою Uвх .

Дрейф нуля ППС із перетворенням визначається фактично лише дрейфом модулятора, тому що підсилювач змінної

161

напруги практично не має дрейфу, а дрейфом демодулятора можна нехтувати, оскільки на його вхід подається порівняно велика напруга, що значно перевищує напругу можливих перешкод. На рисунку 7.13 наведені часові діаграми, що характеризують роботу схеми ППС. ППС типу МДМ виконуються, як правило, у вигляді закінчених інтегральних схем, що мають у своєму складі всі необхідні блоки.

Рисунок 7.13 – Часові діаграми ППС з перетворенням

7.3Балансні схеми підсилювачів постійного струму

Убалансних схемах ППС використовується принцип балансу чотириплечового урівноваженого моста (рисунок

7.14).

+E

R R3

RН

R R4

-E

Рисунок 7.14 – Чотириплечовий урівноважений міст

Балансні схеми у поєднанні з глибоким негативним зворотним зв'язком і термокомпенсацією дають можливість істотно збільшити стабільність ППС. У ППС на основі

162

Диференціальний каскад залежно від способу подання сигналу на його вхід (точки 1 і 2) і способу зняття підсиленого сигналу з виходу (точки 3 і 4) може бути використаний по-різному. Так, сигнал на вхід диференціального каскаду можна подавати такими трьома способами:

між точками 1 і 2 (симетричний вхідний сигнал);між точками 1 і 0 (несиметричний вхідний сигнал);

між точками 0 і 2 (несиметричний вхідний сигнал). Сигнал із виходу каскаду також можна подавати

трьома способами:

між точками 3 і 4 (симетричний вихідний сигнал);між точками 3 і 0 (несиметричний вихідний сигнал);між точками 0 і 4 (несиметричний вихідний сигнал).

Схема диференціального каскаду вимагає застосування близьких за параметрами транзисторів VТ1, VТ 2 і рівності опорів Rн1 і, Rн2 . Завдяки цьому при

вхідних сигналах, що дорівнюють нулю, досягається баланс моста, напруги на колекторах обох транзисторів рівні, і вихідна напруга, що знімається з діагоналі Uвих Uвих1 Uвих2 0 . Висока стабільність схеми відносно

зміни напруги живлення, температури й інших чинників пояснюється тим, що при однаковому дрейфі за обома підсилювальними каналами каскаду напруга на колекторах змінюються на одну і ту саму величину, і дрейф на виході каскаду відсутній. У реальних умовах за рахунок існуючого розкиду параметрів транзисторів (наприклад, h21е і IКБ 0 t )

або їх неоднакової зміни за часом деякий дрейф у каскаді все ж таки є. Проте він істотно менший, ніж у попередніх схемах, оскільки величина дрейфу тут визначається різницевим дрейфом двох близьких за параметрами підсилювальних каналів. Ідентичність параметрів транзисторів VТ1 , VТ2 легко досягається при інтегральному

164

виконанні, коли їх виготовлення здійснюється в єдиному

Особливість диференціального каскаду підсилювати лише диференціальний сигнал і послаблювати синфазний є дуже важливою, оскільки усі види перешкод, у т.ч. і дрейф нуля, є синфазними. Пригнічення синфазних сигналів у ДПК пояснюється тим, що для цих сигналів за рахунок падіння напруги на опорі в ланцюзі емітерів RE в схемі

виникає НЗЗ за струмом, що зменшує величину Kсф . Для

диференціального сигналу НЗЗ у каскаді відсутній, оскільки в цьому разі струм сигналу, що проходить через RE одного плеча компенсується таким, що дорівнює йому струмом

165

транзисторів.

Вхідна напруга підводиться до баз транзисторів, а навантаження підключене до діагоналі моста (до колекторів транзисторів). Можна також використовувати потенціометри балансування і в емітерних колах.

Недоліки простого ДПК:

важко отримати великий коефіцієнт підсилення за напругою. Якщо використати велике RK , то необхідно використати і високовольтне живлення;

вхідний опір невисокий;

невисоке значення Kпосл.сф ;

через технологічний розкид не вдається повністю усунути дрейф.

Способи поліпшення характеристик ДПК

1.Підвищення Kпосл.сф .

Для підвищення Kпосл.сф необхідно збільшувати RE ,

але при великих RE і збереженні I0 необхідно збільшувати напругу живлення, а це обмежує використання таких підсилювачів. Вихід із ситуації: I0 const . У такому разі за постійним струмом ланцюг буде мати невеликий опір, а по змінному – дуже великий. Для реалізації умови I0 const

використовуються джерела струму. Приклади реалізації ДПК з джерелом струму наведено на рисунку 7.17.

На транзисторі (рисунок 7.17 б) зібрана схема джерела стабільного струму IЕ , що визначає суму емітерних струмів

IЕ1 , IЕ 2 транзисторів VТ1 , VТ2 . У схему джерела стабільного струму входять резистори R1 , R2 , R3 і джерело живлення ЕК 2 . Транзистор VТ4 у діодному включенні призначений для підвищення стабільності струму IЕ залежно від зміни температури (елемент температурної

167

компенсації).

1 R1

VT3

R2

R3

VT4

б)

Рисунок 7.17 – Диференціальний підсилювальний каскад з джерелом струму

Таке джерело струму забезпечує режимний струм I0 для ДПК і має високий еквівалентний (динамічним) опір як

168