Підсилювачі постійного струму

Підсилювачі постійного струму (ППС) призначені для посилення повільно змінюючихся сигналів і мають рівномірну амплітудно-частотну характеристику в інтервалі частот від нуля до декількох кілогерц.

Необхідність застосування таких підсилювачів в системах автоматичного управління і контролю викликана наявністью джерел первинної інформації, виходом яких є напруга постійного струму, пропорційне розузгодженню. При низькій напрузі вхідного сигналу (нижче за сотні мікровольт) ППС прямого підсилення стають непридатними, оскільки рівень напруги дрейфу стає співвідносним з рівнем напруги корисного сигналу. В цьому випадку застосовують ППС з перетворенням. Функціональна схема такого підсилювача складається з вхідного пристрою - модулятора, що перетворює постійний сигнал в змінну напругу з амплітудою, пропорційною вхідному сигналу; підсилювача змінного струму; вихідного пристрою - демодулятора, що є фазочутливим випрямлячем, і перетворює підсилений сигнал змінного струму в сигнал постійного струму (мал. 4).

Мал. 4 Схема перетворювача підсиленого сигналу змінного струму в сигнал постійного струму

Перевагами ППС з перетворенням в порівнянні з ППС прямого посилення є малий дрейф нуля; мала чутливість до змін напруги, живлення, яка дозволяє виключити стабілізуючі пристрої, що ускладнюють схему; простота введення зворотнього зв’язку і регулювання підсилювача.

Емітерний повторювач. Емітерний повторювач є каскадом з послідовним від’ємним зворотним зв'язком по напрузі (мал. 2), що не змінює полярність вхідного сигналу і коефіцієнт підсилення по напрузі ( близький до одиниці). Він має підвищений вхідний і низький вихідний опір. Відрізняється емітерний повторювач від звичайного підсилювача тим, що в ланцюзі колектора відсутній опір, а вихідна напруга знімається не з колектора, а з емітера (мал. 5). Інтегральне виконання емітерного повторювача може здійснюватися на базі класичної схеми (мал. 5, а) з використанням одного активного елементу (мал. 5, б) або із застосуванням складового транзистора на двох активних елементах по схемі Дарлінгтона (мал. 5 в).

Мал. 5 Схема емітерного повторювача.

Вхідний опір простого емітерного повторювача (див. мал. 5, б) визначається по формулі:

, (3)

а у разі, коли опорами переходів r_э і r_Б можна нехтувати, тоді:

(4)

де - диференціальний коефіцієнт підсилення базового струму, що дорівнює 100-150.

Прагнення одержати підвищений опір і пояснює застосування складового транзистора (мал. 5, в), для якого коефіцієнт і досягає тисяч одиниць.

Вихідний опір емітерного каскаду може бути знайдений по спрощеному виразу

(5)

де Rr- опір генератора вхідного сигналу або вихідний опір попереднього повторювача елемента системи.

З формули (5) видно, що при малому значенні вихідного опору попереднього елементу, а також при високому коефіцієнті підсилення , який характерний для схем з використанням пари Дарлінгтона, вихідний опір емітерного каскаду може визначатися тільки значенням опору емітерного переходу

Велика відмінність вхідного і вихідного опорів визначила основне призначення емітерного повторювача як буферного каскаду, що використовується для узгодження необхідних елементів систем управління і контролю.