29. Усилители постоянного тока (упт).

УПТ предназначены для усиления медленно изменяющихся во времени сигналов, частота к-ых м/б близка к нулю. Поэтому в УПТ связь м/у каскадами осущ-ся непоср-но или элементами, обеспечивающими связь по пост-му току. АЧХ(амплитудно-частотная характеристика) УПТ имеет вид:

Отсутствие в УПТ разделительных конденсаторов или трансформаторов приводит к тому, что все изменения пост-го напряж-я на выходе одного каскада, воспринимаются и усиливаются всеми последующими каскадами. В рез-те внеш-го и внут-го фактор, вызывающий изменения пост-ых потенциалов на входе усил-ля, может создать на его выходе эффект равноценный действию полезного сигнала. Самопроизвольное отклонение напряж-я на выходе усил-ля от начального значения наз-ся дрейфом усилителя. Причины дрейфа усил-ля: 1. нестабильность напряж-я источников питания; 2. темпер-ая и временная нестабильность пар-ров тр-ров и резисторов; 3. низкочастотные шумы и помехи. Опред-ие величины дрейфа производится при закороченном входе УПТ путем измерения изменения ∆U_{вых дрейфа}, за опред-ый промежуток времени. Для сравнения различ-х усил-лей используется понятие приведенного дрейфа

℮_др=∆U_{вых др}/К_u, где К_u – коэф-т усиления УПТ. Величина ℮_др ограничивает чувствительность УПТ, т.к. min-ый вх-ой сигнал усил-ля должен быть >℮_др. Схема двухкаскадного однотактного УПТ имеет вид: (рисW).Тр-ры в усил-ле включены по схеме с ОЭ, а колл-ры и базы тр-ров соседних каскадов соединены непосредственно. Для выравнивания потенциала колл-ра VT1 и базы VT2 в цепь эмм-ра VT2 включен резистор К_э2. Одновременно рез-ры R_э1 и R_э2 осущ-ют термостабилизацию начального режима каскадов усил-ля.

Источник U_{комп.вх} необходим для того, чтобы при ℮_др=0, U_бп1 соответ-но требуемому значению напряж-я в режиме покоя и тока ч/з источник сигнала были =0. Нагрузка R_н включена м/у колл-ром VT2 и средней точкой делителя R3, R4. Это необх-мо для того, чтобы U_н было =0, при ℮_др=0. Коэф-т усиления по напряжению. R_к║r_вх≈R_к, r_вх>>R_г. K_U1≈βe₁[R_к1║r_вх2/r_вх1]≈βe₁∙R_к1/βe₁∙R_э1=R_к1/R_э1. K_U2≈βe₂[R_к2║(R_н+R₃║R₄)]/r_вх2≈[R_к║(R_н+R₃║R₄)]/R_э2≈(R_к2║R_н)/

/R_э2 при условии R_н>>R₃║R₄. K_u=K_u1∙K_u2=R_к1/R_э1∙(R_к2║R_н)/R_э2. С ростом числа каскадов, потенциал базы от каскада к каскаду становится более отриц-ым, поэтому R_э необх-мо увеличивать, а R_к – умень-шать. Это приводит к умен-ю коэф-та усиления каскада с увеличением его номера. Поэтому и из-за темп-ого дрейфа получение больших К_u в однотактных УПТ затруднено.

30. Дифференциальные усилительные каскады.(дук)

Существенное умен-ие дрейфа УПТ достигается в параллельно-балансных или диф-ых усилительных каскадах. Наиболее распространенная схема ДУК имеет вид:

ДУК строится в виде сбалансированного моста, 2 плеча к-ого образованы резисторами R_к1, R_к2, а 2 других – тран-ами VT1, VT2. U_вых снимается м/у колл-ами тр-ров, т.е. с диагонали моста или с колл-ров относительно общей шины. Элементы VT3, VT4, R1, R2, R3 и источник напряж-ия Е_к2 пред-ет собой источник стабильного тока I_э. I_э опр-ет сумму эмм-ых токов I_э1 и I_э2, тр-ров VT1, VT2. Тр VT4 в диодном включении используется в кач-ве элем-та температурной конфинцации. Определим напряж-е м/у точками 1-2. Учтем, что I_б3<<I_э, поэтому I_’3≈I_к=I_э. Тогда U_бэ3+I_эR₃=I₁R₂+U_бэ4. I₁=(E_к2-U_бэ4)/(R₁+R₂)≈E_к2/(R₁+R₂). Из этого ур-я найдем I_э: I_э=[I₁R₂+(U_бэ4-U_бэ3)]/R₃. Величина произведения I₁ на R₂ в этом выр-ии >> разности (U_бэ4-U_бэ3), поэтому вел-на I_э опр-ся в основном R₂, R₃, I₁. Зависящее от темп-ры U_бэ4 и U_бэ3 входят в выр-ие для I_э в виде разности, поэтому зависимость I_э от темп-ры проявл-ся незначительно. Диф-ый каскад может усиливать сигналы 2-х ист-ков U_вх1 и U_вх2 и одного источника. В посл-ем случае вх-ой сигнал подается на базу одного из тр-ров при заземленной базе другого или непосред-но м/у базами обоих тр-ров, при этом входного диф-го каскада наз-ют дифференциальным. Питание диф-го каскада осущ-ся от 2-х послед-но соединенных источников Е_к1 и Е_к2 с общим напряж-ем питания = Е_п=Е_к1+Е_к2. Если сопротив-я резисторов R_к1, R_к2 равны, а тр-ры VT1, VT2 идентичны по параметрам, то наступает баланс диф-го каскада, т.е. напряж-е на колл-ах VT1=VT2, а U_вых, снимаемое м/у колл-ми, = нулю. Высокая стабильность вых-ых пар-ров диф-го каскада при изменении напряж-я пита-ния, темп-ры и др-их факторов обуславливается тем, что при одинаковом дрейфе в обоих усилительных каналах напряжения на колл-рах изменятся на одну и ту же величину.