Введение

Техника усиления электрических сигналов непрерывно развивается. Это связано, в первую очередь, с развитием и совершенствованием радиоэлектроники и технологии, разработкой новых усилительных приборов.

Часто при измерениях неэлектрических величин необходимо усиливать сигналы очень низких частот, порядка долей герца. Для этого требуются усилители, одинаково усиливающие напряжения всех частот, вплоть до самых низких.

Усилитель называют усилителем постоянного тока (УПТ), если он может усиливать постоянные и медленно изменяющиеся сигналы по напряжению и по мощности. Такой усилитель может исполь­зоваться и для усиления переменных сигналов. Усилители постоянного тока широко используются в электронных вычислительных устройствах, измерительной технике, управляющих и следящих системах и в ряде других областей.

Операционные усилители являются усилителями постоянного тока. Но внутреннее ус­тройство операционных усилителей в литературе, как правило, не рассматривается.

Для того, чтобы постоянные или медленно изменяю­щиеся сигналы могли быть переданы с входа усилителя на его выход, должны использоваться только гальванические связи между отдельными частями усилителя или эти сигналы должны быть преобразованы в переменные. По­лученные переменные сигналы могут быть усилены с по­мощью усилителей переменного тока, в которых гальва­нические связи разорваны с помощью конденсаторов или трансформаторов. После усиления переменные сигналы должны быть преобразованы в постоянные или медленно изменяющиеся.

При построении УПТ с использованием гальваничес­кой связи между каскадами получают УПТ, которому присуще такое вредное явление, как дрейф нуля. Под дрейфом нуля понимают самопроизвольное изменение выходного напряжения при неизменном нулевом вход­ном. Основными причинами дрейфа нуля усилителя яв­ляются: изменение параметров элементов схемы, прежде всего транзисторов, за счет изменения температуры окру­жающей среды; изменение питающих напряжений; посто­янное изменение параметров активных и пассивных эле­ментов схемы, вызванное их старением. Сигнал дрейфа нуля может быть соизмерим с полезным сигналом, поэто­му при построении УПТ принимают меры по снижению дрейфа нуля. Основными мерами снижения дрейфа явля­ются жесткая стабилизация источников питания усилите­лей, использование отрицательных обратных связей, при­менение балансных компенсационных схем УПТ, использование элементов с нелинейной зависимостью па­раметров от температуры для компенсации температурно­го дрейфа, применение УПТ с промежуточным преобразованием и др.

Важным вопросом при построении УПТ является так­же согласование потенциалов соседних каскадов, согласо­вание источника входного сигнала с УПТ, а также подклю­чение нагрузки к УПТ таким образом, чтобы при нулевом входном напряжении напряжение на нагрузке было так­же равно нулю. Поэтому простейшие УПТ, состоящие из нескольких каскадов, включенных последовательно и со­единенных гальванической (непосредственной) связью, даже при условии согласования потенциалов обладают рядом недостатков, главным из которых является дрейф нуля.

Таким образом, для устранения отмеченных выше недо­статков УПТ строят в виде параллельно-балансных каска­дов, представляющих собой сбалансированный мост, в одно плечо которого включена нагрузка, а в другое — источник питания.