Усилители постоянного тока (упт)

Это усилители, которые предназначены для усиления, как переменных, так и постоянных или изменяющихся во времени сигналов. Нижняя граничная частота УПТ равна нулю.

В УПТ обычно используется непосредственная (гальваническая) связь между каскадами. Только она обеспечивает передачу от каскада к каскаду сигнала сколь угодно низкой частоты. Такая связь приводит к двум особенностям таких усилителей.

1. Необходимость согласования каскадов по постоянной составляющей.

2. В УПТ существенную роль играет «дрейф нуля». Под дрейфом нуля понимают изменение выходного напряжения, при постоянстве его на входе.

Основными причинами дрейфа являются

• Температурная зависимость параметров элементов схемы. Она создает температурный дрейф, дающий наибольший вклад в общий дрейф усилителя.

• Зависимость параметров элементов от величины питающих напряжений.

Все эти причины, приводящие к дрейфу, являются медленно изменяющимися во времени, а потому в усилителях переменного тока не создают дрейфа, поскольку у них на низких частотах коэффициент усиления стремится к нулю .

Количественно дрейф нуля оценивают:

1. Абсолютным дрейфом – это размах изменения выходного напряжения.

2. Дрейфом, приведенным ко входу

Упт интегральных схем.

Усилители постоянного тока являются основой аналоговых интегральных схем. В ИС емкостные связи между каскадами неприемлемы, поскольку конденсаторы занимают большую площадь на кристалле, а осуществление трансформаторов – невозможно.

Для уменьшения дрейфа нуля применяют следующие меры: используют стабилизированное напряжение питания, применяют отрицательные обратные связи, термокомпенсацию параметров активных элементов и специальные схемотехнические решения.

С развитием микроэлектроники было найдено небольшое число типовых структур, на основе которых строится большинство остальных схем.

Как правило, в аналоговых ИС применяется двуполярное питание, т.е. использование двух источников питания с напряжениями +E_К и –E_Э относительно земли.

Составные транзисторы.

Во многих аналоговых ИС применяются комбинации из нескольких (обычно двух) транзисторов, соединенных между собой так, что их можно рассматривать как единое целое – составной транзистор. Составные транзисторы обладают такими свойствами, которые трудно или невозможно получить в транзисторах с обычной структурой.

Среди составных транзисторов наибольшее распространение имеет так называемая пара Дарлингтона (рис 8.20а). Ее главная особенность – исключительно большая величина статического коэффициента усиления базового тока . Как видно из рис.8.20а

I _Б2=(₁+1)I_Б; I_К=₁I_Б+₂I_Б2.

Подставляя значение I_Б2 во второе равенство и деля обе части на I_Б, получаем эквивалентный коэффициент усиления пары Дарлингтона:

=₁+₂+₁₂

Первые два слагаемых во всех практических случаях несущественны и выражение для  можно записать в виде

=₁₂

Интегральные n-p-n-транзисторы имеют значения ₁, ₂ =100200, расчетный коэффициент  составляет (1-4)10⁴. Примерно таким же будет и дифференциальный коэффициент β.

На рис.8.20б приведена схема составного p-n-p-транзистора. В данном случае соединены транзисторы разного типа: p-n-p и n-p-n. Как видно из рисунка, направления результирующих токов соответствуют транзистору p-n-p-типа. Коэффициент усиления =₁+₁₂ , что практически совпадает с выражением для пары Дарлингтона. Интегральные p-n-p-транзисторы уступают n-p-n-транзисторам, в частности, по коэффициенту . Составной p-n-p-транзистор по значению  превосходит n-p-n-транзистор. Быстродействие составного p-n-p-транзистора такое же, как у составляющего p-n-p-транзистора, т.е. хуже, чем у n-p-n-транзистора.