28Двухтактные усилители мощности.

Д вухтактные УМ могут быть трансформаторными и бестрансформаторными.

В трансформаторном УМ входное переменное напряжение U_вх передается через трансформатор на базы транзисторов. Вследствие того, что трансформатор обеспечивает противоположные фазы напряжения на базах транзисторов, они работают попеременно, каждый в течение одного полупериода входного напряжения Транзисторы должны работать в режиме В. Тогда КПД усилителя будет максимальным. Однако вследствие нелинейности входных характеристик транзисторов появляются значительные нелинейные искажения. Чтобы уменьшить их, используют режим АВ. Для этого необходимо сместить напряжения баз (по постоянному току) относительно напряжения эмиттера. Такое смещение осуществляется разными способами, например, установкой диода (как показано на схеме) или с помощью делителя. На схеме небольшое напряжение, возникающее на p-n переходе диода (около 0,4В), через обмотки трансформатора подается на базы. Чтобы исключить это смещение для переменных составляющих, диод (или сопротивление в делителе) шунтируют емкостью.

Двухтактным трансформаторным усилителям так же, как однотактным, присущи общие недостатки: значительные размеры и масса; зависимость от частоты усиливаемого сигнала; чувствительность к магнитным полям.

Ш ирокое применение получили бестрансформаторные двухтактные УМ. Наиболее удобно применять бестрансформаторные УМ с двумя источниками питания. В этом случае УМ можно представить как два УМ, совмещенных друг с другом. Чтобы в каждом полупериоде работала своя часть схемы, используются комплементарные транзисторы с одинаковыми , но "противоположными " характеристиками: на положительной полуволне работает VT2, на отрицательной-- VT1. Токи обоих транзисторов протекают по нагрузке R_н.

Недостатком такого усилителя является а) необходимость двух источников питания; б) сложность подбора двух совершенно одинаковых транзисторов с противоположным типом проводимости.

29Усилители постоянного тока. Общие сведения . Дрейф нуля и борьба с ним

Название УПТ довольно неточно, т.к. они довольно хорошо работают и для усиления переменных величин. Разница состоит в отсутствии конденсаторов или трансформаторов в цепях связи между каскадами. Последние создают искажения, связанные с тем, что они по-разному работают на разных частотах. Отсутствие разделительных конденсаторов и трансформаторов улучшает частотные характеристики и исключает фазовый сдвиг между входными и выходными сигналами. Связи создаются за счет непосредственных соединений или сопротивлений. Поэтому правильнее называть такие усилители усилителями с гальваническими связями (УГС).

УГС находят применение в источниках питания (в частности, в стабилизаторах напряжения и тока, в которых переменная составляющая должна быть мала), в логических элементах и вычислительных устройствах, в системах автоматики. В связи с широким внедрением и нтегральной технологии появилась возможность использовать УГС в радиотехнических устройствах (УНЧ, УВЧ, широкополосных усилителях и т.д.). Интегральные УПТ имеют очень высокие параметры, которые невозможно получить "навесным" монтажом.

Наиболее широкое использование имеют УГС прямого усиления, т.к. просты в изготовлении и наладке. Они выполняются в виде усилителей с непосредственными связями или с потенциометрическими связями.

В усилителе с непосредственными связями увеличение числа каскадов не приводит большому увеличению коэффициента усиления. Это связано с тем, что каждый последующий каскад усиливает большую мощность (ток или напряжение). Даже при уменьшении R_Э каждого последующего каскада в нем увеличивается ООС, которая ведет к уменьшению коэффициента усиления.

В усилителях с потенциометрическими связями (вместо непосредственной связи—резисторы) удается получить одинаковые коэффициенты усиления каскадов, но приходится вводить дополнительные элементы.

5.7.2 Дрейф нуля и борьба с ним. Занятие 47.

Отсутствие разделительных конденсаторов между каскадами приводит к тому, что любое изменение постоянной составляющей тока (напряжения) в предыдущем каскаде усиливается последующим каскадом. Этот усиленный сигнал воспринимается как полезный сигнал. Явление называется дрейфом нуля. Если на вход усилителя подать полезный сигнал, равный нулю (закоротить вход усилителя с корпусом), за счет дрейфа нуля на выходе будет сигнал, соответствующий некоторому полезному сигналу! Наибольшее влияние на дрейф нуля оказывает первый каскад, так как его выход подается на последующие каскады и максимально усиливается. Основные причины, вызывающие дрейф нуля:

-изменение температуры окружающей среды;

-изменение состояния окружающей среды, в основном, влажности;

-нестабильность напряжения источника питания;

-старение элементов усилителя, изменение их номиналов;

-шумы, возникающие в элементах (в основном—активных) усилителя. Шумы это результат спонтанного изменения тока в связи с неучитываемыми воздействиями на элементы усилителя.

Для учета величины дрейфа его приводят ко входу усилителя, т.е. напряжение, возникающее за счет дрейфа на выходе усилителя, делят на коэффициент усиления (даже если основная составляющая дрейфа возникает в промежуточном каскаде).

У биполярных транзисторов дрейф больше, чем у полевых, у кремниевых биполярных транзисторов дрейф ниже, чем у германиевых.

Приведенный дрейф нуля по напряжению для одиночных каскадов кремниевых транзисторов составляет 2..8 ; германиевых---20…30 в то время как для полевых транзисторов он составляет 3…4 .

Дрейф нуля можно уменьшить следующими мерами:

-стабилизацией источников питания;

-термостатированием усилителей;

-применением термокомпенсации;

-применением ОС по постоянному току;

-использованием баллансных схем.