Усилители постоянного тока

Усилители постоянного тока (УПТ) предназначены для усиления сигнала очень низких частот - порядка долей герц.

При этом возникают трудности, связанные с отделением полезного (переменного) сигнала от постоянных составляющих напряжения и тока, необходимых для работы транзистора. Это достигается компенсационным методом, за счет которого в отсутствии входного сигнала отсутствует выходной сигнал.

Изменение сигнала на выходе при отсутствии изменений входного сигнала под воздействием дестабилизационных факторов (изменение температуры, пульсации U_пит) называют дрейфом нуля.

Для уменьшения дрейфа нуля стабилизируют источники питания, вводят отрицательную обратную связь, а также применяют специальные дифференциальные (балансные) схемы усилителей УПТ, которые построены по принципу четырехплечего моста (рис 50).

Если мост сбалансирован (R1/R2=R4/R3), то при изменении Е_к баланс не нарушится и в нагрузочном резисторе R_H ток равен 0. То же происходит при пропорциональном изменении сопротивлений R1, R2 или R3, R4.

Рисунок 50 – Схема четырёхплечего моста

Если заменить R2, R3 транзисторами, то получим дифференциальную схему усилителя (ДУ) – рисунок 51.

Напряжение выходного сигнала снимается либо между коллекторами транзисторов (симметричный выход), либо с К одного VT относительно корпуса (несимметричный выход). Источник входного сигнала U_вх может подключаться между входами U_н и U_и (симметричный вход) или между одним из входов и корпусом.

При симметричных плечах (R_K1=R_K2) и отсутствии входного сигнала ДУ сбалансирован, ток I₀ делится пополам и напряжение на коллекторах: U_вых1=U_вых2=U_к0.

При поступлении на вход транзистора VT1 положительного сигнала ток транзистора увеличивается, а U_K1 уменьшается (инверсный выход). С ростом тока увеличивается падение напряжение на эмиттерном резисторе U_RЭ, что приводит к подзакрыванию VT2 и увеличению U_К2 (прямой выход).

Рисунок 51 – Схема дифференциального усилителя (а),

временная диаграмма работы (б)

Соответственно, по отношению к напряжению выхода на рисунке 51, база VT1 является неинвертирующим входом U_н – выходной сигнал совпадает по фазе со входным, база VT2 - инвертирующим входом U_и – выходной и входной сигналы противофазны.