15. Усилители постоянного тока, особенности их работы, варианты схем построения. Явление дрейфа нуля и способы его уменьшения.

Они предназначены для усиления медленно изменяющихся сигналов, частота которых приближается к нулю. АЧХ имеет след вид:

На входе усилителя, выходе, и для связи между каскадами нельзя использовать емкости и трансформаторы. Используют только

непосредственные связи или резистивные. Однако при этом возникают сложности, связанные с отделением полезного сигнала от постоянных составляющих в режиме покоя

Данная схема усилителя постоянного тока обладает след недостатком: источник входного сигнала и нагрузка непосредственно не могут быть подключены к общей точке (земле). Это создает технические трудности при эксплуатации. Для обеспечения условия, когдаUвых = 0; Uвх =0 необходимы два переменных подстроечных резистора

Данная схема обеспечивает возможность заземления и источника входного сигнала и приемника сигнала. Недостаток: наличие 2-х источников питания. Общий недостаток для всех усилителей постоянного тока явл-ся явление дрейфа нуля. Это явление связано с тем, что температурные изменения ВАХ-к и причины другого рода вызывают появление Uвых при Uвх=0.

Факторами появления дрейфа нуля явл-ся: старение транзистора, эл/магн поля, атмосферные явления. Для борьбы с дрейфом нуля используют 3 основных способа:

1. использование высокостабильных источников питания и термостатирование (изоляция от внеш среды). Использование этого способа дает стабильность выходного напряжения на уровне 5-20 мВ. в диапазоне -50С … +50С – это при условии, что температура автоматически поддерживается с точностью 1С и напряжение источника питания поддерживается с точностью 0,01%

2. использование дифф (балансных) схем усилителей. Использование этого способа удается снизить дрейф до 0,1-2 мВ, т.е. примерно в 20-100 раз меньше, чем в 1-м способе.

МДМ. Способ заключается в след: медленно изменяющийся сигнал от источника (датчика) наполняется высокочастотной составляющей порядка нескольких кГц. Далее этот сигнал подается на вход усилителя переменного тока, где увеличивается в к раз. На выходе усилителя переменная составляющая отфильтровывается, т.е. происходит демодуляция и амплитуда этого сигнала – это и есть входной сигнал.

16. Дифференциальный усилительный каскад на биполярных транзисторах, его назначение и работа (по схеме). Дифференциальный и синфазный входной сигнал, синфазная ошибка и ее количественная оценка

Дифф усил каскад (балансный) представляет собой схему, построенную по принципу 4-х плечевого моста. В идеальном случае схема абсолютно симметрична, т.е. Rк1=Rк2; транзисторы имеют одинаковые характеристики, напряжения источников питания одинаковы. При этом нестабильность t окр среды и нестабильность источников питания не приведут к появлению дрейфа (Uвых=0 при Uвх=0). В реальных практических схемах дрейф будет наблюдаться, но он значительно меньше, чем в обычной схеме с ОЭ. Например при изменении t окр среды изменятся потенциалы коллектора ввиду изменения обратного тока транзистора, однако разность потенциалов коллектора остается прежней. Дифф каскад имеет 2 входа, один из них по отношению к выходу усилителя наз-ют прямым, второй инверсным (инвертирующим). Если подавать положительное напряжение на вход 1 усилительного каскада, то это приведет к уменьшению потенциала коллектора VT1. при этом даже если на вход 2 напр-е не подано, то потенциал коллектора увеличится на такую же величину. При этом напр-е выходное будет отрицательным. Uвых=-_К1-(+_К2). Каждые из транзисторов можно рассматривать включенным в схему усилительного каскада с ОЭ и коэфф усиления по напряжению дифф каскада определяется как коэфф усиления одного из каскадов ОЭ умноженное на 2.Если на входы дифф каскада подать сигналы одной и тоже полярности, одинаковые амплитуды, то такой сигнал наз-ют синфазным для дифф усилителя. Синфазный сигнал на входах дифф идеал усилит каскада не приводят к появлению напряжения на выходах, а в реальных усилителях на выходе появляются напряжения при наличии входного синфазного сигнала, кот наз-ют синфазной ошибкой. Если на входы дифф усилителя подать 2 сигнала разной полярности, но одинаковые по модулю, то такой входной сигнал наз-ют дифференциальным. Синфазную ошибку оценивают коэффициентом синфазной передачи kсинф=Uбал/Uсинф, Uбал – изменение напряжения баланса, kсинф<<1. напр-е баланса – напр-е между обоими входами. Для оценки кач-ва работы современных дифф усилителей, выполненнх при интегральном исполнении (операционные усилители) используют коэфф ослабления синфазного сигнала. КООС=20lg(kсинф/k_Ug), k_Ug – коэфф усиления по напряжению дифф усилителя. [КОСС]= [Дб], -100 КОСС -60. для достижения высокого качества работы дифф каскадя вместо резистораRэ, назначением которого явл-ся поддержание на определенном уровне суммы токов эмиттеров используют генераторы стабильного тока (источники тока). Кроме этого вместо резисторов Rк1 и Rк2 применяют т.н. динамические нагрузки, т.е. транзисторы в схеме включения с ОБ. Это дает значительное увеличение коэфф дифф каскада.