2. ЭЛЕКТРОННЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА

В многокаскадном усилителе постоянного тока усилительные ступени соединяются между собой непосредственно, или через элементы-резисторы, пропускающие постоянный ток, источники напряжения постоянного тока, или стабилитроны.

Главное преимущество усилителя постоянного тока состоит в том, что он способен усиливать напряжение нулевой частоты, так же как и напряжение переменного тока частот, находящихся в полосе пропускания.

Частотные характеристики усилителей постоянного и переменного тока показаны на рис. II.3. Граничными частотами полосы пропускания называются частоты, на которых коэффициент усиления напряжения составляет 1/1/2 относительно величины максимального усиления, принятой за единицу. Полоса пропускания равна разности где — верхняя и нижняя граничные частоты. В электронных усилителях постоянного

тока промышленной автоматики полоса пропускания обычно составляет несколько килогерц, а в электронных системах автоматического управления полоса достигает величины мегагерца и выше.

Усилители постоянного тока на триодах имеют большую надежность, чем на пентодах: нелинейные искажения в триодах незначительны, а шумы малы.

Рис. II.3. Частотные и фазовые характеристики усилителей напряжения постоянного и переменного тока: а — частотная характеристика усилителя напряжения постоянного тока; — фазовая характеристика усилителя напряжения постоянного тока; в — частотная характеристика усилителя напряжения переменного тока; г — фазовая характеристика усилителя напряжения переменного тока

Полный расчет усилительного каскада постоянного тока выполняется с помощью уравнения анодного тока триода

где — напряжение между анодом и катодом, В;

— напряжение между сеткой и катодом, В;

— напряжение приведения семейства анодных характеристик триода к началу координат — статический коэффициент усиления триода

дифференциальное сопротивление анодной цепи триода — сопротивление для триодов разных типов переменному току (1-5-70 кОм).

Типовые однотактные усилительные каскады На рис. II.4, а, 11,5, а и II.6, а соответственно показаны типовые однотактные каскады: каскад с автоматическим смещением, катодный повторитель и каскад с заземленной сеткой, а на рис. II.4, б, II.5, б и II.6, б соответствующие им графщ.

Применение сопротивления автоматического смещения (рис. II.4, а) уменьшает коэффициент усиления напряжения, крутизну и

нелинейные искажения, увеличивает выходное сопротивление каскада и сужает полосу пропускания. Входная емкость велика Сигналы их и находятся в противофазе.

В схеме катодного повторителя (рис. 11.5, а) вследствие глубокой отрицательной обратной связи уменьшаются: коэффициент передачи напряжения, равный

(немного меньше единицы), входная емкость порядка выходное сопротивление 100—600 Ом.

По указанной причине увеличивается допустимый положительный входной сигнал (он может быть более 100 В) и расширяется полоса пропускания. Напряжения совпадают по фазе.

Схема с заземленной сеткой имеет пренебрежимо малую входную емкость, поскольку выходная цепь экранируется от входной цепи заземленной сеткой (рис. II.6, а): совпадают по фазе. Малое входное сопротивление, равное , является основным недостатком схемы.

Рис. 11.4. Однотактный усилительный каскад напряжения постоянного тока С автоматическим смещением: а — схема каскада; б — граф каскада

Рис. II.5. Катодный повторитель: а — схема; б — граф схемы

Рис. 11.6. Усилительный каскад с заземленной сеткой: а — схема; — граф схемы

Коэффициент усиления по напряжению этого каскада

Дрейф усилителя постоянного тока. В усилителе постоянного тока при неизменном напряжении входного сигнала выходное напряжение не остается постоянным, а зависит

от изменения питающих напряжений, изменений окружающей температуры и от старения ламп.

До применения измерительного электронного усилителя постоянного тока необходимо тренировать лампы в номинальном режиме в течение После этого быстрые изменения контактной разности потенциалов между сеткой и катодом почти прекращаются, и дрейф, вызванный изменениями становится малым.

Дрейф, вызванный старением сопротивлений схемы или изменениями окружающей температуры, уменьшается при применении сопротивлений с малым температурным коэффициентом, стабильных во времени.

Основная составляющая дрейфа вызывается изменениями питающих напряжений. Уменьшение напряжения накала лампы с оксидным катодом на 10% эквивалентно подаче на сетку отрицательного приращения напряжения, равного 0,1 В. Этот дрейф можно скомпенсировать с помощью последовательного включения в цепь сетки большого сопротивления МОм, параллельно которому присоединяется ламповый диод с анодом, направленным в сторону сетки усилительного триода. Из катода этого диода электроны выходят со средними скоростями порядка 1 эВ, в результате чего на сопротивлении образуется падение напряжения (несколько меньшее

1 В), отрицательным полюсом направленное к сетке. При уменьшении напряжения накала этого диода отрицательное напряжение смещения, образуемое диодом, уменьшается, а это эквивалентно положительному приращению сеточного напряжения, компенсирующему влияние уменьшения накала триода. Кроме того, отрицательное смещение, образуемое диодом, позволяет исключить сопротивление автоматического смещения и этим повысить усиление напряжения.