Усилители постоянного тока. Дрейф нуля. Реализация усилителей постоянного тока на дифференциальных каскадах.
Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления медленно изменяющихся во времени сигналов. Амплитудно-частотная характеристика УПТ изображена на рис. 10.31. Связь источника сигнала со входом усилителя и междукаскадные связи не могут быть осуществлены в УПТ с помощью реактивных элементов — конденсаторов и трансформаторов, а имеют гальваническую связь. Гальванической называют связь, осуществляемую с по- мощью элементов, обладающих проводимостью как на переменном, так и на постоянном токе. Элементами гальванической связи могут быть резисторы, диоды, проводники. Если используются проводники, то гальваническую связь называют непосредственной, Способность УПТ усиливать медленно из-
меняющиеся сигналы приводит к тому, что изменения температуры, питающих напряжений и другие медленно изменяющиеся факторы вызывают изменения выходного напряжения.
Дрейф нуля. Самопроизвольное изменение выходного напряжения УПТ при неизменном напряжении входного сигнала называется дрейфом нуля усилителя. Напряжение дрейфа, суммируясь с полезным сигналом на выходе усилителя, приводит к ошибкам в работе исполнительных устройств. Напряжение дрейфа нуля, измеренное на выходах различных усилителей, различно. Оно определяется величиной напряжения дрейфа нуля каждого каскада и коэффициентами усиления каскадов. Различают также абсолютный дрейф нуля на выходе усилителя и дрейф, приведенный ко входу усилителя. Абсолютный дрейф нуля представляет собой максимальное изменение выходного напряжения Uвыхдрпри короткозамкнутом входеза определенный промежуток времени.
Особенностью УПТ является трудность обеспечения параметров режима покоя каскадов. Они рассчитываются с учетом элементов, относящихся к выходной цепи предыдущего каскада и входной цепи последующего каскада. При выборе схемы каскада особое внимание уделяется обеспечению стабильности параметров режима покоя в отношении влияния всех дестабилизирующих факторов: изменение температуры; изменение напряжения источников питания; изменение параметров окружающей среды (давление, влажность); старение элементов и др.
Основными способами уменьшения дрейфа нуля являются: применение глубоких отрицательных обратных связей; использование термокомпенсирующих элементов (резисторов, диодов, транзисторов); преобразование постоянного тока в переменный с последующим его преобразованием в постоянный; применение балансных (мостовых) схем и др.
Принципиальная схема УПТ приведена на рис. 10.32. Усилители постоянного тока обычно бывают многокаскадными, так как в одном каскаде трудно получить необходимое усиление из-за глубокой отрицательной обратной связи. В многокаскадных усилителях удается уменьшить величину приведенного дрейфа. Особенностью усилителя постоянного тока является то, что выводы коллектора и базы транзисторов соседних каскадов соединены непосредственно. Резисторы, включенные в цепь эмиттера каждого каскада, обеспечивают внутрикаскадные отрицательные обратные связи по току, кроме того, предназначены для создания необходимого напряжения Ебэо в режиме покоя. Этим достигается повышение положительного потенциала на эмиттере каждого транзистора за счет протекания тока эмиттера через R3.