Усилители постоянного

с нагрузкой. Это чрезвычайно важное обстоятельство становится возможным благодаря использованию двух источников питания (или одного с общей средней точкой). При этом потенциал на эмиттерах транзисторов в режиме покоя равен нулю, а в нагрузке будет отсутствовать постоянная составляющая тока. В выходной цепи обычного каскада ОК (см. 3.14) конденсатор должен иметь большой номинал для получения приемлемых значений Мн, однако реализовать такой конденсатор в ИМС чрезвычайно сложно. Таким образом, использование двухполяр-ного питания, что широко распространено в ИМС, позволяет получать мощные надежные усилители переменного и постоянного токов. При использовании дискретных транзисторов следует выбирать комплементарные пары с близкими значениями своих параметров. Такие пары транзисторов выпускаются отечественной промышленностью: КТ502 и КТ503, КТ814 и КТ815, КТ818 и КТ819 и др.

характерно наличие усиления уже при нижней частоте /„ = 0. В свою очередь, усилители переменного тока подразделяют на усилители низкой и высокой частот. Верхняя частота fB низкочастотных усилителей ограничена десятками килогерц. Особую группу составляют импульсные усилители.

Еще большее уменьшение дрейфа достигается в усилителях постоянного тока с преобразованием постоянного тока в переменный. Усилители переменного тока не имеют дрейфа, поэтому целесообразно преобразовать усиливаемый постоянный ток в переменный, затем усилить его как переменный ток и на выходе усилителя снова преобразовать его в постоянный ток. Структурная схема такого усилителя показана на 6.50.

Инвертирующее включение ОУ является основой построения большинства схем (устройств) обработки сигналов. На базе этого включения реализуются дифференциальные усилители постоянного тока, мостовые усилители, аналоговые интеграторы, дифференциаторы, сумматоры, усилители переменного тока с обратной связью, преобразователи ток — напряжение, стабилизаторы на-

По полосе усиливаемых частот различают усилители переменного тока и усилители постоянного тока. Усилители пере-

В зависимости от частотных свойств различают частотно-независимую и частотно-зависимую ОС. Обычно усилители переменного (тока) напряжения охвачены глубокой отрицательной ОС по постоянному напряжению для стабилизации рабочего режима и имеют сравнительно слабую ОС по усиливаемому сигналу. Цепи ОС подсоединяются ко входу и выходу схемы разными способами. Если цепь ОС присоединить к выходу схемы параллельно нагрузке и напряжение ОС будет пропорционально напряжению на нагрузке, то такую связь называют обратной связью по напряжению ( 4.4,а и б).

4.9. МНОГОКАСКАДНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПЕРЕМЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Особенности этих усилителей достаточно хорошо описаны в 4.9, где рассматривались многокаскадные усилители переменного напряжения с гальванически связанными между собой усилительными каскадами. В этих усилителях термостабилизиро-вать схему удавалось с помощью охвата ее весьма глубокой отрицательной ОС по постоянному току. Для получения высокого коэффициента усиления переменного напряжения специально подобранными конденсаторами цепи отрицательной ОС по сигналу разрывались. Кроме того, источник сигнала и нагрузка отделялись разделительными конденсаторами от активных элементов усилителя и постоянное напряжение с них не попадало во входные цепи и нагрузку. Построение УПТ требует решения задач значительно более сложных, чем при построении УГС. Они сводятся к следующим:

4.9. Многокаскадные усилители переменного напряжения . . 111

В зависимости от частот усиливаемых сигналов ИУ разделяют на усилители переменного и постоянного токов. Усилители постоянного тока (УПТ) пригодны для преобразования сигналов постоянного тока и в определенном частотном диапазоне сигналов переменного тока. Границы частотного диапазона ограничены допустимыми частотными погрешностями усиления.

В зависимости от частот усиливаемых сигналов ИУ разделяют на усилители переменного и постоянного токов. Усилители постоянного тока (УПТ) пригодны для преобразования сигналов постоянного тока и в определенном частотном диапазоне сигналов переменного тока. Границы частотного диапазона ограничены допустимыми частотными погрешностями усиления.

Возможны линейный и нелинейный режимы работы усилителя. В усилителях с практически линейным режимом работы получается минимальное искажение формы усиливаемого сигнала, который всегда можно представить совокупностью гармоник различной частоты (4.2). Искажение сигнала будет минимальным, если без искажения будут усиливаться все его гармонические составляющие. Свойство усилителя увеличивать амплитуду гармонических составляющих сигнала характеризует его амплитудно-частотная характеристика АЧХ [см. (2.91а)]. По типу АЧХ различают усилители медленно изменяющихся напряжений и токов, или усилители постоянного тока ( 10.59, а), усилители низких частот ( 10.59, б), усилители высоких частот ( 10.59, в), широкополосные усилители ( 10.59, г) и узкополосные усилители ( 10.59, д).

электрическая связь между каскадами реализуется при помощи конденсаторов, в усилителях постоянного тока - при помощи резисторов или непосредственных связей. В последнем случае любые изменения постоянного напряжения на выходе одного каскада из-за нестабильности параметров транзистора при действии дестабилизирующих факторов, обычно температуры, влияют на режим работы других каскадов, что приводит к изменению напряжения на выходе многокаскадного усилителя даже при отсутствии усиливаемого сигнала. Это явление называется дрейфом нуля. Для того чтобы уменьшить дрейф нуля, применяют дифференциальные усилители постоянного тока.

Реверсивные магнитные усилители постоянного и переменного тока, эквивалентные схемы замещения магнитного усилителя и выбор той или иной схемы рассмотрены в задачах 4.8 -г- 4.15. В задачах 4.16 -г- 4.23 анализируется влияние различных факторов на работу магнитного модулятора с выходом на основной частоте питания и приводятся элементы его расчета, а также рассматривается работа магнитного усилителя в качестве широтно-импульсного модулятора для управления тиристорами.

Более подробная классификация ИМС по признаку функционального назначения достигается делением РХ на классы — генераторы, усилители, триггеры, логические схемы, запоминающие устройства и т. д. Внутри класса микросхемы делятся на группы, например усилители синусоидальных сигналов, усилители постоянного тока, дифференциальные усилители, видеоусилители или, скажем, D-триггеры, /?5-триггеры, .//(-триггеры и т. д.

В зависимости от диапазона частот входных сигналов, для усиления которых предназначены усилители, последние подразделяют на несколько видов. Для усиления медленно изменяющихся сигналов используют усилители постоянного тока (УПТ), для усиления сигналов в диапазоне звуковых частот (от десятков герц до 15—20 кГц) — усилители низкой частоты (УНЧ), для усиления сигналов в диапазоне частот от десятков килогерц до десятков и сотен мегагерц — усилители высокой частоты (УВЧ). Для усиления импульсных сигналов, имеющих спектр частот от десятков герц до сотен мегагерц, применяют импульсные усилители, которые называют также широкополосными (ШПУ). При необходимости усиления сигналов в узком диапазоне частот применяют узкополосные, или избирательные, усилители.

§ 6.2. Обратные связи в усилителях § 6.3. Усилители постоянного тока § 6.4. Операционные усилители § 6.5. Избирательные усилите-и § 6.6» Усилители мощности

§ 6.3. Усилители постоянного тока

Дрейф в УПТ. Усилители постоянного тока имеют специфический недостаток, затрудняющий усиление очень малых постоянных напряжений и токов. В УПТ существует так называемый дрейф нуля, который определяет нижний предел усиливаемых напряжений. Дрейф нуля заключается в том, что с течением времени изменяются токи транзисторов и напряжения на их электродах. При этом нарушается компенсация постоянной составляющей напряжения и на выходе усилителя появляется напряжение в отсутствие входного сигнала. Поскольку УПТ должен усиливать напряжения вплоть до самых низких частот, всякое изменение постоянных составляющих напряжения UM, t/So из-за нестабильности источников питания, старения транзисторов, изменения температуры окружающей среды и т. д. принципиально не отличается от полезного сигнала.

Усилители У низкочастотных генераторов состоят из нескольких каскадов усиления напряжения и мощности. В инфразвуковых генераторах применяют усилители постоянного тока, в звуковых и ультразвуковых генераторах — /?С-уси-лители, а в ультразвуковых и высоких частот — перестраиваемые LC-усилители.

§ 6.3. Усилители постоянного тока................. 122

Классификация. По виду частотной характеристики усилители делят на: а) усилители медленно меняющихся сигналов (усилители постоянного тока); б) полосовые (широкополосные) усилители; в) резонансные (узкополосные) усилители.