23.Усилители постоянного тока

У силители постоянного тока (УПТ) в настоящее время чаще всего рассматриваются как широкополосные усилители с полосой частот, на­чинающейся от fн=0. Верхняя граница рабочей полосы частот у современ­ных интегральных усилителей может достигать величины в несколько ГГерц.

При построении УПТ необходимо учесть, что связь источника сигнала со входом усилителя и межкаскадные связи не могут быть осуществ­лены в УПТ с помощью реактивных элементов - конденсаторов и транс­форматоров, а только с использованием гальванической связи. Гальвани­ческой называют связь, осуществляемую с помощью 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.

Особенностью УПТ является трудность обеспечения параметров ре­жима покоя каскадов. Параметры режима покоя каскада 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 термо-компенсирующих элементов (резисторов, диодов, транзисторов); преобра­зование постоянного тока в переменный с последующим его преобразова­нием в постоянный; применение балансных (мостовых) схем и др. Для работы в диапазоне частот, начиная от постоянного тока . из схемы усилителя необходимо исключить все реактивные элементы. В ча­стности, при переходе к УПТ. схема с эмиттерной стабилизацией сохра­няет все сопротивления цепей смещения, т.е. элементы схемы температур­ной стабилизации. Но при этом коэффициент усиления ее резко уменьша­ется. так как нешунтированное емкостью сопротивление Rэ - сопротив­ление отрицательной обратной связи включается в цепь протекания по­лезного сигнала и увеличивает входное сопротивление, в соответствии с выражением

Rbx=R₁|| R₂ ||[r_б+(r_э + R_э)(1 + h21э)]

Коэффициент усиления в этом случае уменьшается до величины, равной 3-5.

24. Дифференциальный каскад. Параметры и характеристика ДУ.

Дифференциальный усилитель (ДУ) представляет симметричную схему с двумя входами и двумя выходами. Вход, обозначенный символом «+», называют неинвертирующим. Вход, обозначенный символом «–», называют инвертирующим. Поскольку схема имеет два выхода, в качестве выходного можно использовать напряжения Uвых1 и Uвых2, или их разность Uвых = Uвых1- Uвых2. В последнем случае выход дифференциального усилителя называют симметричным. Сигналы на входе дифференциального усилителя представляют в виде суммы дифференциальной и синфазной составляющих: Из последних равенств следует, что дифференциальный сигнал равен разности входных напряжений:

,а синфазный – их полусумме: Uсф =( Uвых1+Uвых1)/2. Важное свойство дифференциального усилителя заключается в том, что он усиливает дифференциальные и ослабляет синфазные составляющие сигнала. Одним из главных параметров дифференциального усилителя является коэффициент ослабления синфазного сигнала, который показывает, во сколько раз коэффициент усиления дифференциального сигнала больше коэффициента синфазного сигнала: Косс=Кд/Ксф. Дифференциальные усилители находят широкое применение в аналоговых интегральных схемах: операционных усилителях, аналоговых перемножителях, компараторах и т. д. Это объясняется следующими причинами.

Коэффициент усиления дифференциального сигнала

. Для симметричного выхода .

Коэффициент усиления синфазного сигнала

.

Коэффициент ослабления синфазного сигнала

.

Для симметричного выхода напряжение синфазной составляющей , поэтому . Входные сопротивления дифференциальных усилителей на биполярных транзисторах

Входное сопротивление для дифференциальной составляющей

.

Входное сопротивление для синфазной составляющей

.

Дифференциальные усилители находят широкое применение в электронике и измерительной технике при усилении слабых сигналов. ДУ являются важными функциональными узлами аналоговых интегральных схем.