Усилителей работающих

Значения параметров дифференциальных усилителей на биполярных и полевых транзисторах того же порядка, что и у каскадов с ОЭ и ОС соответственно. Основные достоинства дифференциальных усилителей — помехоустойчивость к синфазным помехам и малый дрейф нуля — до 1 — 10 мкВ/°С, что в 20—100 раз меньше дрейфа нуля в небалансных усилителях постоянного тока. По этой причине дифференциальные усилители применяются, в частности, в качестве входных каскадов операционных усилителей постоянного тока.

При работе устройств измерения и автоматики нередки случаи необходимости преобразования постоянного тока в пропорциональный по величине переменный ток. В частности, такая задача возникает при измерении весьма малых постоянных токов, которые не могут быть непосредственно поданы на измерительные или исполнительные органы без предварительного усиления. Такое преобразование обусловливается очень низкой стабильностью электронных и полупроводниковых усилителей постоянного тока, не позволяющих получить требуемую

Что касается усилителей постоянного тока (УПТ), то описывающая его свойства передаточная функция не содержит минимумов, равных нулю, а это означает, что в таких условиях средняя частота /0 = 0 и, следовательно, отсутствует область нижних частот; при этом выражения (1.8)—(1.10) полностью применимы.

Дифференциальный усилитель относится к разряду усилителей постоянного тока (УПТ), которые имеют специфический недостаток, затрудняющий усиление малых постоянных напряжений и токов и называемый дрейфом нуля. Дрейф нуля заключается в том, что с течением времени могут изменяться токи транзисторов и напряжение на их электродах. При этом нарушается, например, баланс моста в дифференциальном усилителе по постоянным составляющим коллекторных напряжений и на выходе появляется напряжение в отсутствие входного сигнала. Поскольку УПТ должен усиливать напряжение вплоть до самых низких частот, всякое изменение постоянных составляю-

Как и в усилителях с резистивно-емкостной связью между каскадами, характеристики усилителей постоянного тока должны отвечать ряду требований:

Для усилителей с резистивно-емкостной связью отношение частот /в//н=105ч-107, а для усилителей постоянного тока такое отношение вообще не имеет смысла, так как /н=0.

У сегнетоэлектриков га зависит от напряженности электрического поля, поэтому конденсаторы с сегнетоэлектриками (вариконды) имеют нелинейную вольт-кулонову характеристику Q = f (U). Их применяют в автоматике и радиотехнике в схемах диэлектрических усилителей постоянного и переменного токов, умножителей и делителей частоты, стабилизаторов напряжения и т. д.

Дипломный проект посвящен разработке новой серии бесконтактных усилителей постоянного тока, применяемых для связи элементов управления типа «Логика-И» с исполнительными силовыми аппаратами (контакторами, электромагнитными муфтами и др.) и механизмами.

Соединение каскадов между собой в многокаскадном усилителе может быть осуществлено различными способами. Один из широко распространенных способов связи для усилителей переменного тока или. напряжения реализуется с помощью разделительных емкостей. Такой усилитель называется усилителем с емкостной (или RC) связью. Для усилителей постоянного тока используется непосредственная (гальваническая) связь. Отметим, что непосредственная связь между каскадами широко представлена в ИМС. В усилителях также могут быть использованы трансформаторная, оптическая и другие связи между каскадами или для подключения источника входного сигнала и нагрузки.

тора /, усиливается усилителем переменного тока и затем выпрямляется фазочувствительным выпрямителем 4 (демодулятором). Температурный дрейф усилителей МДМ в 10—100 раз меньше, чем у усилителей постоянного тока, выполненных по параллельно-симметричным схемам. Для синхронной коммутации модулятора и демодулятора служит генератор 6. Обычно частота модуляции не превышает 1000 Гц. Весь усилитель охвачен отрицательной обратной связью 7, позволяющей стабилизировать коэффициент усиления. В качестве выходного прибора 5 обычно применяется магнитоэлектрический микроамперметр, имеющий несколько шкал, градуированных соответственно в единицах тока, напряжения и сопротивления.

Значения параметров дифференциальных усилителей на биполярных и полевых транзисторах того же порядка, что и у каскадов с ОЭ и ОС соответственно. Основные достоинства дифференциальных усилителей - помехоустойчивость к синфазным помехам и малый дрейф нуля — до 1—10 мкВ/°С, что в 20—100 раз меньше дрейфа нуля в небалансных усилителях постоянного тока. По этой причине дифференциальные усилители применяются, в частности, в качестве входных каскадов операционных усилителей постоянного тока.

Для усилителей, работающих в области низких частот, /Сн.« 0,05-=-0,1.

усилителя в F раз. Таким образом, чем глубже рассматриваемая здесь ООС, тем больше RBfOC. Это имеет важное значение для входных каскадов усилителей, работающих от источников (датчиков) входного сигнала с большим внутренним сопротивлением Rr.

Двухтактные усилители могут работать и в режиме А. Для этого необходимо увеличить напряжение смещения, соответствующим увеличением сопротивления резистора R6l, чтобы в состоянии покоя через каждый транзистор протекал входной ток /Б2 (см. 18.12, б). Если исходную рабочую точку выбирать между рабочими точками, соответствующими режимам А и В, то усилитель будет работать в промежуточном режиме АВ. Здесь удается добиться компромисса: достаточной мощности, удовлетворительных значений КПД и небольших нелинейных искажений. Зависимости Рпот, Рпол и Рк в режимах А и В от амплитуды входного напряжения приведены на 18. 13, а, б соответственно. Из сравнения приведенных зависимостей очевидны преимущества усилителей, работающих в режиме В.

Продемонстрируем эю на примере уменьшения нелинейных искажений: при уменьшении коэффициента усиления при больших амплитудах (и малых амплитудах для двухтактных усилителей, работающих в режиме В) уменьшается глубина отрицательной обратной связи (1 — /Ср), тем самым стабилизируя коэффициент усиления, усилителя охваченного ОС Тем. формулу (4.16)].

напряжение Ua. б составляет примерно 0,5 В, все остальное напряжение источника Е\ прикладывается между эмиттером и коллектором транзистора V3. Транзисторы V5 и V2 также находятся в активном режиме и, так как коллектор транзистора V2 соединен с базой этого же транзистора, напряжение UK. э мало и имеет величину примерно 0,5 В. Значит, основная часть напряжения источника Е2 прикладывается между коллектором и базой транзисторов V3 и V4. В соответствии с выработанными выше рекомендациями необходимо по возможности уменьшать ток баз этих транзисторов. При этом необходимо, чтобы сохранялся большой коэффициент усиления по току и параметры транзистора были стабильны. При современном уровне технологии возможен выбор номинального тока эмиттера, начиная с /Э0 = 5 мкА, что при использовании обычных транзисторов с коэффициентом усиления по току порядка (3 = 100 позволит иметь токи базы 50 нА, а при использовании транзисторов с (3=1000 (супербета транзисторы) входной ток базы уменьшится до 5 нА. Учитывая, что в настоящее время для современных пленарных транзисторов величина неуправляемого обратного-тока при комнатной температуре меньше 1 нА, названные величины токов базы близки к минимально допустимым при использовании биполярных транзисторов. При обсуждении параметров транзисторных каскадов в 4.8 и 4.9 рассматривались случаи использования транзисторов в обычных усилительных режимах, когда токи маломощных транзисторов выбираются близкими к 1 мА. В микротоковом режиме величина входного и выходного сопротивления значительно выше. Особенно быстро растет входное сопротивление /?вх = /'б+(1-ЬР)''э, где гэ = =<РТ//Э. Отсюда для обычного транзистора (3=100 при токе /э = 5 мкА и /?вх = 500 кОм, а для супербета транзисторов р = = 1000 при том же токе и #Вх = 5 мОм, т. е. входное сопротивление таких каскадов весьма велико и достаточно для построения усилителей, работающих от высокоомных источников сигнала. Важно отметить, что каскад при подаче входного сигнала к первому входу UBXI, не инвертирует выходного сигнала, а при подаче сигнала на второй вход инвертирует его. Это важное свойство особенно сильно проявляется при необходимости охвата усилителя в целом> положительными и отрицательными ОС. Расчет коэффициента усиления по напряжению [формула (4.89)] показывает, что можно получить коэффициент усиления каскада /С^^-1000 при использовании высокоом-ного сопротивления нагрузки, которая подключается параллельно выходному зажиму ивых.

Значительного повышения стабильности усиления можно достигнуть путем тщательной стабилизации напряжений источников питания. Поэтому большинство усилителей, работающих в приборах прямого преобразования, снабжается полупроводниковыми или ламповыми следящими стабилизаторами питающего напряжения, а также феррорезо-нанеными и бареттерными стабилизаторами тока накала.

Из сказанного следует, что транзистор может работать с малыми потерями м высоким КПД только при условии, если он длительно находится либо в режиме отсечки, либо в режиме насыщения, а переход из одного режима в другой происходит достаточно быстро. На этом основан принцип действия мощных усилителей, работающих в так называемом режиме переключения. На 22-8 приведена диаграмма токов, поясняющая работу такого усилителя. Управляющий ток 1Ъ подается на базу импульсами, относительная длительность которых характеризуется коэффициентом заполнения

Схемы усиления на транзисторах, работающих в режиме переключения, широко применяются в качестве силовых усилителей в различных системах автоматики, например для регулирования частоты вращения двигателей, напряжения генераторов, а также в силовых переключающих устройствах — в выключателях защиты сетей, пускателях и т. п.

Особую группу высокочастотных ламп составляют лампы для широкополосных усилителей, работающих при ширине полосы усиливаемых частот порядка нескольких мегагерц. Такие усилители широко применяются в телевидении, радиолокации, многоканальной телефонии и т. п.

Лучевые тетроды используются в выходных каскадах усилителей, работающих со значительными анодными токами.

основан принцип действия мощных усилителей, работающих в так называемом режиме переключения. На 22-8 приведена диаграмма токов, поясняющая работу такого усилителя. Управляющий ток /6 подается на базу импульсами, относительная длительность которых характеризуется коэффициентом заполнения