Усилитель постоянного тока (УПТ).

Во многих случаях частота аналогового сигнала первичного преобразователя весьма мала (сотые доли герца). АЧХ усилителей для таких сигналов должна иметь нижнюю граничную частоту, равную нулю. В этом случае нельзя использовать усилители с конденсаторами связи, включенными между источником сигнала, транзисторами и нагрузкой.

Исключение конденсаторов приводит к проблеме задания и стабилизации состояния нелинейных элементов по постоянному току.

На рис.6.13 приведен пример простой схемы, в которой частично решены эти проблемы. В цепь базы транзистора VT₂ включен источник ЭДС (–E₂), который позволяет уменьшить постоянный ток базы, создаваемый коллекторной цепью транзистора VT₁ через резистор связи R₁. Нагрузка R_н подключена к коллектору VT₂ и к средней точке делителя напряжения из резисторов R₃ и R₄. Сопротивления последних резисторов подобраны таким образом, чтобы при отсутствии тока i_ВХ напряжение u_ВЫХ =0.

Рис. 6.13. Схема усилителя постоянного тока.

Основной недостаток схемы, приведенной на рис.6.9, заключается в том, с течением времени проявляется «дрейф нуля». Это явление состоит в изменении напряжения u_ВЫХ при постоянном входном сигнале и вызывается изменениями параметров элементов схемы - сопротивлений резисторов и свойств транзисторов.

Для борьбы с «дрейфом нуля» в схемы встраивают средства температурной стабилизации, стабилизации напряжений и токов источников.

Принципиально другой способ усиления медленно-изменяющихся сигналов- метод импульсной модуляции-демодуляции. В этом методе усилению подвергается переменный сигнал, который формируется из исходного сигнала модуляцией. Усиленный переменный сигнал преобразуется в медленно изменяющийся путем демодуляции.

Кардинально проблема «дрейф нуля» решается в дифференциальных усилительных каскадах (рис.6.14)

Рис. 6.14. Схема дифференциального усилителя постоянного тока.

Этот усилитель имеет два входа. Напряжение на выходе равно

u_ВЫХ=K_U(u_ВХ1- u_ВХ2)

Симметричные элементы схемы выбираются идентичными. Особенно это удается в микросхемах, в которых элементы создаются в едином технологическом цикле. Поэтому одинаковые температурные изменения их параметров приводят к одинаковым изменениям напряжений на коллекторах транзисторов и не сказываются на изменении выходного напряжения u_Н.

Дифференциальные усилители стали основой для конструирования интегральных операционных усилителей. На рис.6.15а приведена схема дифференциального усилителя (demo6_4.ewb).

Рис.6.15а. demo6_4. Схема опыта для получения передаточной характеристики U_вых(U_вх) дифференциального усилителя на биполярном транзисторе.

На рис.6.15б приведена передаточная характеристика дифференциального усилительного каскада на биполярном транзисторе . Линейный участок ее выделен вертикальными визирными линиями. На этом участке коэффициент усиления по напряжению составляет |dy/dx|=16.27В/67мВ≈243. За пределами линейного участка коэффициент усиления уменьшается.

Рис.6.15б. demo6_4. Передаточная характеристика U_вых(U_вх) дифференциального усилителя на биполярном транзисторе.

Задание студенту: Изобразить АЧХ УПТ.