2.4.3. Схема оос по напряжению
В этой схеме противофазное напряжение обратной связи с выхода усилителя подается на его вход через резистор R3 (рис. 92).
Принцип работы схемы заключается в том, что при изменении температуры, напряжения питания, замены транзистора или других факторов изменяются токи коллектора и эмиттера, однако, с помощью ООС эти изменения компенсируются.
Рис. 92. Схема УК на БПТ с ООС по напряжению
Наиболее наглядно принцип действия этой ООС можно представить в виде следующей взаимосвязи электрических величин:
Видно, что в результате действия ООС компенсируется первоначальное возрастание тока коллектора, вызванное повышением температуры p-n перехода транзистора.
2.4.4. Эмиттерный повторитель
Одной
из типовых схем последовательной ООС
по напряжению является схема с общим
коллектором, называемая эмиттерным
повторителем (рис. 93). Эта схема отличается
от типовой схемы с ОЭ тем, что выходное
напряжение снимается с эмиттерного
резистора
и является синфазным со входным сигналом.
При этом нагрузка оказывается в контуре
входной и выходной цепи, вследствие
чего возникает 100 % ООС и все выходное
напряжение вычитается из напряжения,
действующего на базе, и в результате
транзистор управляется разностью обоих
напряжений, а коэффициент усиления по
напряжению уменьшается до единицы;
усиление по току сохраняется.
(60)
Рис. 93. Эмиттерный повторитель
Благодаря такой особенности эмиттерный повторитель – единственная схема, в которой входное сопротивление – больше выходного, а выходной сигнал находится в фазе со входным, т. е. фаза выходного сигнала повторяет фазу входного. Эти обстоятельства имеют важное значение для согласования последовательно соединенных элементов автоматики, а также датчиков с высоким внутренним сопротивлением. В связи с этим эмиттерный повторитель иногда называют трансформатором сопротивлений.
2.5. Усилители постоянного тока
2.5.1. Требования к усилителям постоянного тока и основные понятия
При необходимости усиливать сигналы с частотами от нулевой и выше применяют УПТ. Естественно, что из схемы должны быть изъяты все межкаскадные, блокировочные и прочие конденсаторы, создающие различные реактивные сопротивления для частот, близких к нулевой. Иначе, между каскадами УТП должна быть непосредственная связь. Поэтому УПТ часто называют усилителями с непосредственной связью.
Основной проблемой УПТ является не только согласование режимов по постоянному току каскадов, следующих друг за другом, но т. н. проблема устранения «дрейфа нуля» – медленного самопроизвольного изменения выходных напряжений или тока вследствие нестабильности характеристик УП, питающих напряжений, а также влияния температуры и др. внешних факторов. Так как наибольший вклад в величину общего дрейфа многокаскадного УПТ вносит первый каскад (его дрейф усиливается всем усилителем), то уменьшению дрейфа нуля этого каскада уделяется наибольшее внимание. Основные способы стабилизации рабочей точки за счет ООС в УПТ неприемлемы, т. к. они снижают усиление. Поэтому основные уменьшения дрейфа нуля в УПТ – это выбор типа режима УПТ первого каскада, использование схем компенсации дрейфа и применение балансных схем усилителей.
Выбор подходящего УП обусловлен как можно меньшей зависимостью от температуры контактной разности потенциалов p-n перехода. Наилучшими являются кремниевые ПТ, затем кремниевые БПТ, в то время как наибольшим дрейфом обладают германиевые БПТ.
Компенсация дрейфа основана на введении в цепь эмиттера последовательно с эмиттерным резистором диода или транзистора, либо терморезистора, которые создают противоположный и равный по величине дрейф тока в выходной цепи. Такие схемы не снижают усиление, но дрейф уменьшается в 2–4 раза.
Однако, более эффективны балансные схемы, обычно построенные на основе дифференциальных усилителей.