6.2. Методи пониження дрейфу нуля підсилювача.

6.2.1. Термостабілізація

Стабілізація температури забезпечується використанням термостатів. При цьому розрізняють 2 випадки:

а) активне термостатування;

б) пасивне термостатування.

Пасивне термостатування означає, що схему розміщують у середині теплоізолюючої оболонки. При цьому вдається забезпечити згладжування швидких змін температури. Проте повільні зміни температури будуть впливати на параметри підсилювача. Більш ефективним, але дорожчим є використання активного термостата. На структурному рівні узагальнена схема активного термостата може мати вигляд, наведений на рис. 89.

EMBED Word.Picture.8

Рис. 89. Узагальнена схема активного термостата: ДТ – давач температури – дає інформацію про абсолютну температуру; ЗТ – задавач температури – як правило, це електронний пристрій, з допомогою якого задається необхідна температура; ДП – диференційний підсилювач; ПП – підсилювач потужності; Н – нагрівник.

Дещо нижчі метрологічні характеристики, при відносній дешевизні, забезпечують позисторні термостати. Принцип роботи цих термостатів полягає в тому, що в них як нагрівник використовується кераміка, що має в певному температурному інтервалі високий додатний температурний коефіцієнт опору. Графік температурної залежності питомого опору для матеріалу Ва_1-хСе_хТіО₃, з якого зроблений позисторний термостат, наведений на рис. 90.

Рис. 90

Вважатимемо, що нагрівник термостата живиться від стабілізованого джерела напруги U = const. Потужність, що розсіюється на нагрівнику, буде залежати від його опору, оскільки P=U²/R. При даній температурі навколишнього середовища і електричній потужності, що підводиться, нагрівник нагріється до температури:

,

де Р – енергія, яка розсіюється нагрівником у навколишнє середовище у стані термодинамічної рівноваги, рівна електричній потужності; Н – коефіцієнт, який характеризує теплообмін між навколишнім середовищем і термостатом; Т_т – температура термостата; Т_НС – температура довкілля.

Зростання температури навколишнього середовища практично не впливає на Н, але приводить до зростання опору нагрівника. Ріст опору нагрівника спричинює зменшення величини електричної потужності Р^, яка розсіюється. Нове значення температури нагрівника дорівнюватиме:

.

Приріст температури нагрівника, внаслідок зміни температури навколишнього середовища, дорівнює

або ,

де

; при R’R, то Р0.

Отже, зміна температури нагрівника буде меншою від зміни температури навколишнього середовища на величину Р/Н, яка згідно з рис. 90, може мати значну величину.

Для позисторних термостатів величина коефіцієнта термостабілізації виражається формулою:

k_t = 1 +  (Т_т – Т_НС),

де  – температурний коефіцієнт опору.

Під коефіцієнтом температурної стабілізації розуміється величина, яка показує, в скільки разів ΔТ_НС перевищує ΔТ_т:

.

Для однокаскадного термостата, при ΔТ_НС = 60С, ΔТ_т = 8С.

Рис. 91. Позисторний термостат:

1 – нагрівник, 2 – електроди, 3 – теплоізоляція

Величину коефіцієнта термостабілізації можна збільшити до 2024, використавши двокаскадний термостат (термостат у термостаті). Збільшення коефіцієнта термостабілізації може досягатись і при використанні теплоізолюючої оболонки нагрівника із зростаючою, при підвищенні температури, величиною теплопровідності. Коефіцієнт термостабілізації в цьому випадку розраховується за формулою:

,

де  - коефіцієнт теплопровідності.