7.9. Усилители постоянного и медленно меняющегося напряжения с преобразованием сигнала

Несмотря на малый дрейф нуля современных усили­телей с гальваническими связями (у лучших образцов он составляет всего несколько микровольт на градус), эти усилители оказываются мало пригодными для усиления очень слабых сигналов, измеряемых единицами микро­вольт. Для данных целей используются усилители постоян­ного и медленно меняющегося напряжения с преобразова­нием усиливаемого сигнала. Структурная схема такого усилителя приведена на рис. 7.26, а графики, поясняющие принцип его работы,— на рис. 7.27.

Рис. 7.26. Структурная схема усилителя с преобразованием сигнала

Рис. 7.27. Графики, поясняющие принцип работы усилителя с преоб­разованием сигнала

На вход модулятора М поступает входной сигнал (рис. 7.27, а) и импульсное (или переменное) напряже­ние (рис. 7.27, б) от генератора опорных импульсов ГОИ. Выходное напряжение модулятора представляет собой последовательность импульсов (или переменное напряже­ние) ГОИ, промодулированных по амплитуде напряже­нием сигнала (рис. 7.27, в). Эти импульсы усиливаются усилителем переменного напряжения У, не имеющим дрейфа нуля (рис. 7.27, г), и поступают на демодулятор ДМ. В демодуляторе осуществляется синхронное детекти­рование, в результате которого двухполярные выходные импульсы усилителя преобразуются в однополярные, по­лярность которых определяется полярностью входного напряжения (рис. 7.27, д). С помощью фильтра нижних частот ФНЧ происходит выделение огибающей импуль­сов ДМ, и тем самым восстанавливается форма входного сигнала (рис. 7.27, е).

Такие усилители иногда называют усилителями типа МДМ. Их недостатком является узкополосность. Это свя­зано с тем, что для получения малых искажений формы усиливаемых сигналов частота повторения опорных им­пульсов ГОИ f_оп должна в 10 и более раз превышать частоту напряжения усиливаемого сигнала. Следова­тельно, максимальная частота усиливаемого напряжения при заданной частоте опорных импульсов должна удов­летворять условию f_с ≤ 0,1f_оп.

Контрольные вопросы и задания

1. В чем проявляются недостатки простейших усилителей с не­ посредственными и потенциометрическими связями между каскадами?

2. Что такое «дрейф нуля» в УГС и какими причинами он обу­ словлен?

3. Поясните, почему в усилителях параллельного баланса дрейф нуля значительно меньше, чем в небалансных усилителях.

4. Почему ДУ имеют различные коэффициенты усиления синфаз­ ного и дифференциального сигналов?

5. Какие меры принимаются в ДУ для увеличения коэффициента подавления синфазного сигнала?

6. Что такое «отражатель тока», или «токовое зеркало», и для чего он применяется в интегральных ДУ?

7. Какова структура интегрального ОУ? Какие функции выпол­ няют входные каскады ОУ и какова их схемотехника?

8. Чем вызвана необходимость введения в ОУ каскадов сдвига уровня?

9. Поясните, как осуществляется защита от перегрузок по току в выходных каскадах интегральных ОУ.

10. Изобразите схемы инвертирующего, неинвертирующего, сум­ мирующего, вычитающего, дифференцирующего и интегрирующего устройств, выполненных на основе интегральных ОУ.

11. Изобразите структурную схему усилителя с преобразованием сигнала. В каких случаях применяется такой усилитель?