12. Усилители постоянного тока (упт) на бт: способы устранения дрейфа нуля, согласование уровней постоянного напряжения между каскадами.

УПТ предназначены для усиления медленных электрических сигналов частотой доли герц. В таких усилителях для связи с источником сигнала и нагрузкой обычно используется гальваническая (непосредственная) связь с помощью элементов, обладающих проводимостью по постоянному току, таких как проводники, резисторы, полупроводниковые приборы. Применение ёмкостной связи осложнено тем обстоятельством, что обеспечить значение нижней граничной частоты величиной в тысячные доли герц возможно при использовании разделительных конденсаторов ёмкостью десятки-сотни мФ. Стремление к миниатюризации электронных устройств и реализации их в интегральном исполнении потребовало отказать от использования RC-связей ввиду невозможности реализации в интегральном исполнении конденсаторов большой ёмкости. Однако применение непосредственной межкаскадной связи при реализации УПТ приводит к двум серьёзным проблемам: наличие дрейфа нуля и необходимостью согласования уровней постоянного напряжения в соседних усилительных каскадах.

Проблема согласования уровней постоянного напряжение состоит в том, что в режиме покоя в усилителе на БТ с ОЭ и эмиттерной стабилизацией напряжение на коллекторе транзистора должно быть Uk≈Uип/2, а напряжение на базе ниже: . Таким образом, непосредственное подключение входа следующего каскада к выходу предыдущего без принятия специальных мер невозможно. Самый просто способ согласования – уменьшение Uk или увеличение падения напряжения на резисторе Rэ путём увеличения сопротивления этого резистора приводит к значительному уменьшению коэффициента усиления по напряжению во втором каскаде.

Способы согласования уровней постоянного напряжения:

1. Согласование с помощью резистора. Недостаток: потери сигнала, связанные с делителем напряжения.

2. Использование в качестве элемента связи полупроводникового диода

3. Использование стабилитрона

4. Использование шунта: . 5. Балансная схема

Дрейф нуля – медленное изменение выходного напряжения УПТ, обусловленное нестабильностью источника питания, изменением температуры и старением элементов схемы, при постоянном входном напряжении. Дрейф нуля описывается двумя параметрами: абсолютный дрейф нуля Uвых др – напряжение дрейфа на выходе усилителя и дрейф нуля, приведённый ко входу, U вх др – отношение абсолютного дрейфа к Uвх др=Uвых др/Ku

Это явление приводит к ошибкам в работе оконечных устройств автоматики, т.к. полезный сигнал суммируется с напряжением дрейфа. Данное явление накладывает ограничение на величину чувствительности усилителя, которая для минимизации таких ошибок должна быть во много раз больше приведённого дрейфа

Способы борьбы с дрейфом нуля:

1. Использование термокомпенсирующих и термостабилизирующих схем задания рабочей точки.

2. Использование усилителей с преобразованием сигнала

3. Балансные усилители (дифференциальные)

14. Методы борьбы с дрейфом нуля. Балансные (мостовые) схемы

15. Методы борьбы с дрейфом нуля. Дифференциальный каскад.

Дифференциальный усилитель - это широко известная схема, используемая для усиления разности напряжений двух входных сигналов. В идеальном случае выходной сигнал не зависит от уровня каждого из входных сигналов, а определяется только их разностью. Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются одновременно, то такое изменение входного сигнала называют синфазным. Дифференциальный или разностный входной сигнал называют еще нормальным или полезным. Хороший дифференциальный усилитель обладает высоким коэффициентом ослабления синфазного сигнала (КОСС), который представляет собой отношение выходного полезного сигнала к выходному синфазному сигналу, при условии что полезный и синфазный входные сигналы имеют одинаковую амплитуду. Обычно КОСС определяют в децибелах. Диапазон изменения синфазного входного сигнала задает допустимые уровни напряжения, относительно которого должен изменяться входной сигнал.

Кдиф = Uвых/(U1 - U2) = Rк/2(Rэ + rэ):

Кдиф = Rк/(2R1 + Rэ + rэ);

КОСС ≈ R1/(Rэ + rэ).