DC erősítők - célja, típusai, áramkörök és működési elve

A DC erősítők, ahogy a neve is sugallja, önmagukban nem erősítik az áramot, vagyis nem termelnek többletteljesítményt. Ezeket az elektronikus eszközöket az elektromos rezgések szabályozására használják egy bizonyos frekvenciatartományban, 0 Hz-től kezdve. De a DC erősítő bemeneti és kimeneti jeleinek alakját tekintve egyértelműen elmondható, hogy a kimeneten erősített bemeneti jel van, de a bemeneti és kimeneti jelek áramforrásai egyediek.

A működési elv szerint az egyenáramú erősítőket direkt erősítőkre és átalakító erősítőkre osztják.

Az egyenáramú konverziós erősítők a DC-t váltakozó árammá alakítják, majd erősítik és egyenirányítják. Ezt hívják erősítésnek modulációval és demodulációval – MDM.

A közvetlen erősítő áramkörök nem tartalmaznak reaktív elemeket, például induktorokat és kondenzátorokat, amelyek impedanciája frekvenciafüggő. Ehelyett az egyik fokozat erősítő elemének kimenete (kollektor vagy anód) közvetlenül galvanikusan kapcsolódik a következő fokozat bemenetéhez (bázis vagy rács).Emiatt a közvetlen erősítésű erősítő egyenletesen képes átengedni (erősíteni). D.C.… Az ilyen sémák az akusztikában is népszerűek.

Azonban bár a közvetlen galvanikus kapcsolat nagyon pontosan továbbít a fokozatok feszültségesése és a lassú áramváltozások között, az ilyen megoldás az erősítő instabil működésével jár, nehézségekkel jár az erősítőelem működési módjának megállapítása.

Ha a tápegységek feszültsége enyhén változik, vagy az erősítőelemek működési módja megváltozik, vagy paramétereik kissé lebegnek, akkor azonnal megfigyelhető az áramkör lassú változása, amely galvanikusan csatlakoztatott áramkörökön keresztül belép a bemeneti jelbe. és ennek megfelelően torzítja a jel alakját a kimeneten. Ezek a hamis kimeneti változások gyakran hasonlóak a normál bemeneti jel által okozott teljesítményváltozásokhoz.

A kimeneti feszültség torzulását számos tényező okozhatja. Mindenekelőtt a láncelemekben zajló belső folyamatokon keresztül. A tápegységek instabil feszültsége, az áramkör passzív és aktív elemeinek instabil paraméterei, különösen hőmérsékletcsökkenés hatására stb. Lehet, hogy ezek egyáltalán nem kapcsolódnak a bemeneti feszültséghez.

A kimeneti feszültség e tényezők által okozott változásait erősítő null-driftnek nevezzük. Abszolút eltolódásnak nevezzük a kimeneti feszültség maximális változását az erősítő bemeneti jelének hiányában (amikor a bemenet zárva van).

A bemenetre hivatkozott drift feszültség megegyezik az adott erősítő abszolút driftjének az erősítéshez viszonyított arányával.Ez a feszültség határozza meg az erősítő érzékenységét, mivel korlátozza a minimálisan érzékelhető bemeneti jelet.

Ahhoz, hogy az erősítő megfelelően működjön, a drift feszültség nem haladhatja meg az erősítendő jel előre meghatározott minimális feszültségét, amely a bemenetére kerül. Ha a kimeneti drift a bemeneti jellel azonos nagyságrendű vagy azt meghaladja, a torzítás meghaladja az erősítő megengedett határértékét, és működési pontja az erősítő jellemzőinek megfelelő működési tartományán kívülre kerül ("nulla drift"). .

A nulla eltérés csökkentésére a következő módszereket alkalmazzuk. Először az erősítő fokozatait tápláló összes feszültség- és áramforrást stabilizálják. Másodszor, mély negatív visszacsatolást használnak, harmadszor a hőmérséklet-drift kompenzációs sémákat olyan nemlineáris elemek hozzáadásával, amelyek paraméterei a hőmérséklettől függenek. Negyedszer, kiegyenlítő híd áramköröket használnak. Végül az egyenáramot váltakozó árammá alakítják, majd a váltakozó áramot felerősítik és egyenirányítják.

Egyenáramú erősítő áramkör kialakításakor nagyon fontos az erősítő bemenetén, fokozatainak csatlakozási pontjain, valamint a terhelés kimenetén lévő potenciálok egyeztetése. Biztosítani kell a fokozatok stabilitását különböző üzemmódokban és még lebegőköri paraméterek esetén is.

Az egyenáramú erősítők egyvégűek és push-pull típusúak. Az egyszeri közvetlen erősítésű áramkörök elfogadják a kimeneti jel közvetlen betáplálását az egyik elemről a következő bemenetére.Az első kollektor feszültsége az első elem (tranzisztor) kimeneti jelével együtt a következő tranzisztor bemenetére kerül.

Itt össze kell hangolni az első tranzisztor kollektorának és a második tranzisztor bázisának potenciálját, amihez az első tranzisztor kollektorfeszültségét ellenállással kompenzálják. A második tranzisztor emitter áramköréhez egy ellenállás is hozzáadódik, hogy eltolja az alap emitter feszültségét. A következő fokozatok tranzisztorainak kollektorain lévő potenciáloknak is magasnak kell lenniük, amit szintén illesztő ellenállások alkalmazásával érnek el.

Párhuzamos kiegyensúlyozott nyomófokozatban a kollektoráramkörök ellenállásai és a tranzisztorok belső ellenállásai egy négykarú hidat alkotnak, melynek egyik átlóját (a kollektor-emitter áramkörök között) tápfeszültséggel látják el, és a egyéb (a kollektorok között) a terhelésre van csatlakoztatva . Az erősítendő jel mindkét tranzisztor bázisára kerül.

Egyenlő kollektorellenállások és tökéletesen azonos tranzisztorok esetén a kollektorok közötti potenciálkülönbség bemeneti jel hiányában nulla. Ha a bemeneti jel nem nulla, akkor a kollektorok potenciállépései egyenlő nagyságúak, de ellentétes előjelűek. A kollektorok közötti terhelés váltakozó áramként jelenik meg ismétlődő bemeneti jel formájában, de nagyobb amplitúdóval.

Az ilyen fokozatokat gyakran használják többfokozatú erősítők elsődleges fokozataként vagy kimeneti fokozatként a kiegyensúlyozott feszültség és áram elérése érdekében. Ezeknek a megoldásoknak az az előnye, hogy a hőmérséklet hatása mindkét karra egyformán változtatja a karakterisztikáját és a kimeneti feszültség nem úszik.