1.3. Deplasarea tensiunii de zero și derivarea acesteia
La proiectarea unui amplificator de obicei setat inițial semnalul de intrare (original) și gama sa de variație într-un anumit interval de frecvență. Ca un caz particular, semnalul de intrare inițial poate fi egal cu zero (pornire Uinx = 0). Acest semnal inițial trebuie să corespundă unui semnal de ieșire. Private caz de ieșire - Vout = 0, la începutul Uin = 0, ceea ce se poate realiza prin utilizarea surselor de alimentare multiple, diverse soluții de circuit cum ar fi, de exemplu, cele utilizate în amplificatoare operaționale. Pentru circuite mai simple, tensiunea de ieșire inițială (Uout la pornirea Uinx) diferă de obicei de zero. De exemplu, în schemele grafice 6.1 și 6.2, va fi egală cu tensiunea pe colectorul tranzistorului secund atunci când Uin = Uin început. Secțiunea 3.4 prezintă variația acestei tensiuni rating de rezistențe și tranzistori parametri Doge pentru o singură etapă. Desigur, se poate determina empiric valoarea tensiunii de ieșire în timpul de alimentare a sursei semnalului de intrare inițială și pentru a determina modificările ulterioare în raport cu această valoare. Dar, cu un număr mare de copii ale aceluiași tip de amplificatoare, această abordare va fi irațională. Indicați de obicei o anumită cantitate de tensiune de ieșire la nivelul de intrare inițial. Se determină pe baza măsurătorilor statistice și a calculelor.
Fiecare instanță de amplificator poate avea o tensiune de ieșire individuală (cu Uinx start = 0), care este diferită de cea normativă. Această abatere se numește tensiune de părtinire zero. Explicația acestei denumiri trebuie căutată în amplificatoarele operaționale - cel mai frecvent tip de UPT. Ele sunt pentru tensiunea inițială a semnalului de intrare a făcut egal cu zero, iar ieșirea corespunzătoare la putere bipolară simetrice trebuie să fie zero. Prin urmare, ele compensate de tensiune - tensiunea la ieșire atunci când scurtcircuitat de intrare (zero), și este relativ la sol (zero).
Este mai avantajos să recalculați tensiunea de bias de zero în circuitul de intrare:
unde Ucm este tensiunea redusă (la intrare) a tensiunii zero;
Ucm out - tensiunea zero a offset-ului la ieșirea amplificatorului;
K este câștigul.
Se poate presupune că tensiunea de curent continuu se aplică întotdeauna la intrarea DCA (figura 6.3), cauzând apariția la ieșirea tensiunii suplimentare nu este utilă datorită semnalului de intrare.
Figura 6.3. UPT cu o sursă de tensiune zero părtinire aplicată la intrare
Un mare dezavantaj al amplificării directe DCA, ceea ce reduce drastic domeniul lor de aplicare este dependența caracteristicilor și parametrilor factorilor destabilizatori lor - temperatura, sursa de tensiune de alimentare, rezistența de sarcină, etc. Influența lor se manifestă în primul rând în instabilitatea punctului de operare. O dependență similară se observă și în cascade de amplificatoare de curent alternativ (vezi secțiunile 3). Cu toate acestea, ei fac aceasta nu duce la o deteriorare a parametrilor întregii scheme. Chiar dacă punctul de funcționare al unei cascadă și a schimbat, această schimbare nu a afectat punctul de funcționare al etapelor ulterioare, deoarece elementele de cuplare interstage (condensatoare, transformatoare) este trecut la intrarea etapelor ulterioare componentei DC. Prin urmare, nicio altă acțiune, alta decât un singur punct etapă de stabilizare în Quiescent amplificatoarele AC nu este, de obicei, a încercat.
Pentru amplificarea directă DCA a schimbării tensiunii la intrarea primei etape (fie un motiv sau altul - din cauza variației semnalului util de intrare sau datorită schimbărilor în punctul de operare, de exemplu, datorită modificărilor de temperatură, îmbătrânirea componentelor sau orice alți factori destabilizatori) amplificate aceasta și cascadele ulterioare. Aceasta conduce la faptul că, chiar și atunci când nici un semnal de intrare Rin și de compensare Ub tensiunea de ieșire variază DCA. Acest fenomen a fost numit derivă de zero. Dificultatea caracteristică celor mai importanți factori destabilizatori este de obicei prezentată în documentația tehnică pentru UPT. De exemplu, parametrii amplificatoarelor operaționale are o rată de variație a tensiunii de offset la zero, schimbare a temperaturii cu un grad.
Tensiunea de derivație la ieșirea amplificatorului, chiar și cu compensare Ucm. pot fi de aceeași ordine cu tensiunea de semnal sau chiar mai mult decât acesta. Prin urmare, împreună cu astfel de metode reduc driftul, deoarece stabilizarea tensiunii de alimentare cu energie, utilizarea de feedback negativ profund și altele, folosite doar schemele de măsuri legate de alegere rațională și elemente de construcție în sine circuite de amplificare.
Principalele metode de creștere a stabilității UPT sunt:
1. Utilizarea schemelor echilibrate (punte).
2. Transformarea DC AC și AC tensiune câștig, urmat de îndreptare (de modulare câștig și demodularea semnalului - MDM).
1.4. Planuri de bilanț UPT
scheme DCA echilibrate se bazează pe un pod chetyrehplechnogo echilibrat echilibrat: două elemente identice de amplificare într-un mod identic de lucru, formează cele două brațe ale podului, iar celelalte două brațe sunt două rezistor identice Rc în circuitele lor colectoare. Cascades pot fi formate pe baza bipolare și cu efect de câmp tranzistori. O schemă tipică echilibrată a unui tranzistor UPT este prezentată în figura 6.4.
Figura 6.4. Bilanțul UPT
Acest circuit este în esență o punte, ale cărei umeri sunt rezistori colectori Rk și rezistențe interne ale tranzistorilor VTI și VT2. Rezistoarele Rb1 și Rb2 sunt incluse în divizorul de tensiune al sursei de înfășurare și servesc la selectarea modului de funcționare inițial al tranzistorilor. Un rezistor este inclus în circuitul emițătorului integrat. La una dintre diagonalele postului, este conectată tensiunea sursei de energie Ek. iar pe de altă parte - tensiunea de ieșire este eliminată (sarcina cascadei este conectată între colectorii de tranzistori):
Pentru funcționarea normală a circuitului este necesară o simetrie completă a brațelor. În acest caz, în starea inițială (înainte de apariția semnalului de intrare), podul va fi echilibrat, iar tensiunea la ieșirea lui va fi zero. De fapt, simetria este realizată, în primul rând, prin alegerea unei perechi de tranzistoare (identice) potrivite și a elementelor auxiliare ale cascadei (rezistori ai circuitelor de polarizare, stabilizator etc.). Adesea se utilizează ansambluri de tranzistoare în care ambele elemente active sunt realizate într-un singur proces pe un substrat, în imediata apropiere unul de celălalt. Dacă schema furnizează simetrie absolută, atunci tensiunea de ieșire nu se modifică datorită acțiunii factorilor destabilizatori (temperatură și alți factori externi).
Cu simetria deplină a brațelor, curenții de repaus ai ambelor tranzistori, precum și abaterile acestora în cazul schimbării regimului (de exemplu, cu o schimbare a tensiunii Ek, schimbări de temperatură etc.) sunt de aceeași mărime. Potențialele colectorilor sunt de asemenea egale sau primesc aceleași trepte de tensiune. Prin urmare, cu același efect al factorilor destabilizatori asupra ambelor tranzistoare, echilibrul podului nu este încălcat în același timp și tensiunea de ieșire nu apare, adică tensiunea de derivație este zero.
Când se aplică un semnal de intrare cu orice polaritate, starea tranzistorilor se schimbă în direcții diferite (un tranzistor este ușor deschis, celălalt este închis), deoarece bazele lor au tensiuni de tensiune diferite. Podul este dezechilibrat. În consecință, potențialele colectorilor de tranzistori primesc aceeași creștere în magnitudine, dar opusă în semn. Apare o tensiune de ieșire, a cărei magnitudine și polaritate depind doar de magnitudinea și polaritatea tensiunii de intrare. Astfel, caracteristica amplitudinii unui circuit echilibrat nu ar trebui să difere fundamental de o linie dreaptă care trece prin origine.
În același timp, rezistența Re nu generează o tensiune de reacție pentru componentele de curent alternativ # 8710; Ie1 și # 8710; Ie2. cauzate de acțiunea unui semnal util. Acest lucru se datorează faptului că, sub influența curenților de semnal ce emit ambele tranzistoare sunt increment egale, dar opuse (# 8710; IE1 = - Ie2), deoarece potențialele bazelor sunt întotdeauna opuse una față de cealaltă (când sursa VT1 este alimentată cu un semnal plus, baza VT2 este minus și invers). În consecință, câștigul circuitului nu scade.
Rețineți că tensiunile de intrare și de ieșire nu sunt legate de potențialul de împământare (fir comun). Desigur, este posibil să se opereze tensiunea pe fiecare dintre aceste intrări sau ieșiri în raport cu solul, dar în astfel de cazuri este comună de a folosi conceptul de diferențiale și comune-mode tensiuni. Tensiunea diferențială este diferența dintre tensiunile de intrare (ieșire):
Tensiunea comună poate fi definită ca jumătate din suma tensiunilor:
În acest caz, tensiunea la intrarea amplificatorului echilibrat poate fi reprezentată după cum urmează (Figura 6.5).
Figura 6.5. Tensiune diferențială și comună
Tensiunea diferențială este zero dacă două intrări în cascadă sunt conectate între ele. În acest caz, toată tensiunea de intrare este o tensiune de intrare comună. Într-o etapă echilibrată complet echilibrată în acest caz, tensiunea de ieșire va fi zero și pentru orice valoare a semnalului de mod comun. Astfel, amplificatoarele echilibrate amplifică numai componenta diferențială și nu măresc componenta în fază.
Atunci când se analizează schemele de echilibrare, se disting diferența și factorii de câștig în fază. Magnitudinea lor poate fi determinată în acest fel.
Când aplicați două tensiuni de tensiune egale, dar opuse, la intrările (în acest caz tensiunea modului comun este zero), tranzistorii funcționează în antifază. Prin urmare, cu același efect asupra fiecărui tranzistor al aceleiași tensiuni, balanța punții nu este deranjată și tensiunea de ieșire nu apare. Efectul componentei diferențiale conduce la un dezechilibru al punții și a fost descris mai sus.
În sistemele de echilibru real există întotdeauna o anumită asimetrie. Prin urmare, tensiunea de derivație la ieșire nu dispare complet. Cu toate acestea, deviația zero în circuitele echilibrate este determinată de diferența dintre curenții ambelor tranzistori și, prin urmare, este semnificativ mai mică decât în cazul schemelor convenționale de amplificare directă. De asemenea, apare semnalul de ieșire, care este determinat de componenta în fază a semnalului de intrare.
Informații despre lucrarea "Amplificatoare de curent continuu și amplificatoare operaționale"
Secțiunea: Fizica
Numărul de caractere cu spații: 44077
Număr de mese: 0
Număr de imagini: 14
Trimiteți-le prietenilor: