2.5. ВИДЫ СВЯЗЕЙ И ДРЕЙФ НУЛЯ В УСИЛИТЕЛЯХ ПОСТОЯННОГО ТОКА

При построении усилительных каскадов, работающих в классе А, на вход каскада (рис. 2.3) подается входное напряжение и напряжение смещения. На коллекторе транзистора — выходное напряжение и постоянная составляющая , для компенсации которой может быть введено компенсирующее напряжение. Схема рис. 2.3 может быть реализована при выполнении источников в виде независимых гальванических элементов. Однако такое решение сильно усложняет источник питания усилителя и применяется весьма редко. На схеме рис. 2.9, а напряжения и формируются резистивными делителями , подключенными к источнику питания .

Рис. 2.9. Различные способы построения схем УПТ

Недостатком схемного решения рис. 2.9, а является отсутствие общей точки у источника и нагрузки , что нередко затрудняет использование такого усилителя.

Этот недостаток может быть преодолен в усилителях с двумя разнополярными источниками питания, которые в настоящее время получили широкое распространение. Схема подключения источника сигнала к такому усилителю приведена на рис. . Для получения напряжения смещения используется источник , к которому подключена эмиттерная цепь каскада, содержащая резистор . Источник сигнала включен непосредственно между базой и общим (заземленным) проводом. Для этой схемы справедливо выражение (2.4).

Общим недостатком рассмотренных способов подключения источника сигнала к УПТ (схемы рис. 2.3, рис. 2.9, а, б) является то, что через источник сигнала протекает ток базы покоя.

Если источник сигнала не допускает этого, каскад следует выполнять на полевом транзисторе (см. §2.8).

Подключение нагрузки в схемах с двумя источниками питания может быть осуществлено, как показано на рис. 2.9, б. Напряжение компенсируется напряжением на резисторе делителя напряжения . В режиме покоя напряжение на выходе

Поскольку в режиме покоя стремятся обеспечить , то после несложных преобразований можно получить, что для этого необходимо

При передаче полезного сигнала часть его теряется на делителе, состоящем из резистора и сопротивления . Коэффициент передачи этого делителя .

Таким образом, в усилителях постоянного тока задача связи усилителя с источником сигнала и нагрузкой представляет известные трудности, решение нередко носит компромиссный характер. Наиболее удачные схемные решения получают широкое распространение и выпускаются в виде (или в составе) ИМС, рассматриваемых ниже.

Характерной чертой УПТ является также дрейф нуля — самопроизвольное изменение выходного сигнала при . Причинами возникновения дрейфа могут быть нестабильность источников питания усилителей и в особенности изменение параметров полупроводниковых приборов и других элементов схемы в результате изменения температуры или старения элементов. Например, в схеме рис. 2.9, а при увеличении ЭДС источника питания это изменение ДЕ через делитель будет передано на базу транзистора, вызовет увеличение базового тока и снижение потенциала коллектора. Поскольку в схеме с ОЭ это изменение может быть значительно больше, чем ЛЕ. На нагрузке появится отрицательное приращение выходного напряжения — сигнал дрейфа.

Рассмотрим другой случай. При увеличении температуры возрастают ток и коэффициент транзистора, в результате увеличивается ток коллектора (см. § 1.5) и снижается потенциал коллектора. На нагрузке возникает отрицательное приращение напряжения — сигнал дрейфа.

Максимальное напряжение на выходе усилителя, вызванное дрейфом, обозначим . Величина , где коэффициент усиления усилителя, называется сигналом дрейфа, приведенным ко входу. Сигнал дрейфа является медленно изменяющейся величиной. При работе усилителя необходимо обеспечить , иначе дрейф на выходе невозможно отличить от полезного сигнала. Для создания качественных УПТ необходимо снижать, а по возможности полностью исключать дрейф нуля. Стабилизация источников питания, рабочих режимов, температуры оказывается для этого неэффективной, так как малейшие отклонения усиливаются УПТ. Эффективным средством борьбы с дрейфом стало применение каскадов, построенных по принципу уравновешенных мостов. Наиболее распространенным из них является дифференциальный каскад.