Līdzstrāvas pastiprinātāji - mērķis, veidi, shēmas un darbības princips

Līdzstrāvas pastiprinātāji, kā norāda nosaukums, paši par sevi nepastiprina strāvu, tas ir, tie nerada papildu jaudu. Šīs elektroniskās ierīces tiek izmantotas, lai kontrolētu elektriskās vibrācijas noteiktā frekvenču diapazonā, sākot no 0 Hz. Bet paskatoties uz līdzstrāvas pastiprinātāja ieejas un izejas signālu formu, var viennozīmīgi teikt, ka izejā ir pastiprināts ieejas signāls, bet barošanas avoti ieejas un izejas signāliem ir individuāli.

Saskaņā ar darbības principu līdzstrāvas pastiprinātājus iedala tiešajos un pārveidotāja pastiprinātājos.

Līdzstrāvas pārveidošanas pastiprinātāji pārveido līdzstrāvu maiņstrāvā, pēc tam pastiprina un iztaisno. To sauc par pastiprinājumu ar modulāciju un demodulāciju — MDM.

Tiešās pastiprinātāju ķēdēs nav reaktīvo elementu, piemēram, induktoru un kondensatoru, kuru pretestība ir atkarīga no frekvences. Tā vietā ir tiešs viena posma pastiprinātāja elementa izejas (kolektora vai anoda) galvaniskais savienojums ar nākamā posma ieeju (bāzi vai režģi).Šī iemesla dēļ tiešā pastiprinājuma pastiprinātājs spēj izturēt (pastiprināt) vienmērīgi D.C.… Šādas shēmas ir populāras arī akustikā.

Tomēr, lai gan tiešais galvaniskais savienojums ļoti precīzi pāriet starp pakāpju sprieguma kritumu un lēnām strāvas izmaiņām, šāds risinājums ir saistīts ar nestabilu pastiprinātāja darbību, ar grūtībām noteikt pastiprinātāja elementa darbības režīmu.

Kad barošanas bloku spriegums nedaudz mainās vai pastiprinātāja elementu darbības režīms mainās, vai to parametri nedaudz peld, tad uzreiz tiek novērotas lēnas strāvas izmaiņas ķēdē, kas caur galvaniski savienotām ķēdēm nonāk ieejas signālā. un attiecīgi izkropļo signāla formu izejā. Bieži vien šīs neīstās izejas izmaiņas ir līdzīgas veiktspējas izmaiņām, ko izraisa parastais ievades signāls.

Izejas sprieguma kropļojumus var izraisīt dažādi faktori. Pirmkārt, caur iekšējiem procesiem ķēdes elementos. Nestabils barošanas bloku spriegums, nestabili ķēdes pasīvo un aktīvo elementu parametri, īpaši temperatūras kritumu ietekmē utt.. Tie var nebūt saistīti ar ieejas spriegumu.

Šo faktoru izraisītās izejas sprieguma izmaiņas sauc par pastiprinātāja nulles novirzi. Maksimālās izejas sprieguma izmaiņas, ja pastiprinātājā nav ieejas signāla (kad ieeja ir aizvērta) noteiktā laika periodā, sauc par absolūto novirzi.

Uz ieejas norādītais novirzes spriegums ir vienāds ar absolūtās novirzes attiecību pret dotā pastiprinātāja pastiprinājumu.Šis spriegums nosaka pastiprinātāja jutību, jo tas ierobežo minimālo nosakāmo ieejas signālu.

Lai pastiprinātājs darbotos pareizi, novirzes spriegums nedrīkst pārsniegt iepriekš noteiktu pastiprināmā signāla minimālo spriegumu, kas tiek pievadīts tā ieejai. Ja izejas novirze ir tādā pašā secībā kā ievades signāls vai pārsniedz to, kropļojums pārsniegs pastiprinātājam pieļaujamo robežu, un tā darbības punkts tiks novirzīts ārpus pastiprinātāja raksturlielumu atbilstošā darbības diapazona ("nulles novirze"). .

Lai samazinātu nulles novirzi, tiek izmantotas šādas metodes. Pirmkārt, visi sprieguma un strāvas avoti, kas baro pastiprinātāja posmus, tiek stabilizēti. Otrkārt, tiek izmantota dziļa negatīva atgriezeniskā saite Treškārt, tiek izmantotas temperatūras novirzes kompensācijas shēmas, pievienojot nelineārus elementus, kuru parametri ir atkarīgi no temperatūras. Ceturtkārt, tiek izmantotas balansēšanas tilta shēmas. Visbeidzot, līdzstrāva tiek pārveidota par maiņstrāvu, pēc kuras maiņstrāva tiek pastiprināta un iztaisnota.

Veidojot līdzstrāvas pastiprinātāja ķēdi, ļoti svarīgi ir saskaņot potenciālus pastiprinātāja ieejā, tā posmu savienojuma vietās, kā arī slodzes izejā. Tāpat nepieciešams nodrošināt posmu stabilitāti dažādos režīmos un pat peldošās ķēdes parametru apstākļos.

Līdzstrāvas pastiprinātāji ir viena gala un push-pull. Vienreizējas tiešās pastiprināšanas shēmas pieņem tiešo izejas signāla padevi no viena elementa uz nākamā elementa ieeju.Pirmā kolektora spriegums tiek padots uz nākamā tranzistora ieeju kopā ar izejas signālu no pirmā elementa (tranzistora).

Šeit jāsaskaņo pirmā tranzistora un otrā tranzistora bāzes kolektora potenciāli, kuriem pirmā tranzistora kolektora spriegums tiek kompensēts ar rezistoru. Otrā tranzistora emitētāja ķēdei tiek pievienots arī rezistors, lai kompensētu bāzes emitera spriegumu. Arī turpmāko posmu tranzistoru kolektoru potenciāliem jābūt lieliem, kas arī tiek panākts, izmantojot atbilstošos rezistorus.

Paralēli līdzsvarotā push stadijā kolektoru ķēžu rezistori un tranzistoru iekšējās pretestības veido četru roku tiltu, kura viena no diagonālēm (starp kolektora-emitera ķēdēm) tiek apgādāta ar barošanas spriegumu, un cits (starp kolektoriem) ir savienots ar slodzi . Pastiprināmais signāls tiek pievadīts abu tranzistoru bāzēm.

Ar vienādiem kolektoru rezistoriem un pilnīgi identiskiem tranzistoriem potenciālā atšķirība starp kolektoriem, ja nav ieejas signāla, ir nulle. Ja ieejas signāls nav nulle, tad kolektoru potenciālie soļi būs vienādi pēc lieluma, bet pretēji zīmei. Slodze starp kolektoriem parādīsies maiņstrāva atkārtota ieejas signāla veidā, bet ar lielāku amplitūdu.

Šādas pakāpes bieži izmanto kā daudzpakāpju pastiprinātāju primārās pakāpes vai kā izejas stadijas, lai iegūtu līdzsvarotu spriegumu un strāvu. Šo risinājumu priekšrocība ir tāda, ka temperatūras ietekme uz abām rokām vienādi maina to raksturlielumus un izejas spriegums neplūst.