Основы радиоэлектроники: Лабораторный практикум. Часть 2, страница 7

Изменение режима работы лю­бого усилительного элемента в схеме, независимо от причины его вызвавшей, поступает на вход следующего каскада, усиливает­ся им и, в конце концов, вызы­вает значительные изменения выходного сигнала. В результа­те, на выходе отбалансированного УПТ при закороченном входе появляется выходное напряже­ние, которое можно представить в виде монотонно возрастающей составляющей и беспоря­дочных колебаний относительно этой составляющей (рисунок 4). Это явление получило название дрейфа нуля.

Рисунок 4 - Временная диаграм­ма выходного напряжения УПТ

с непосредственной связью

Для оценки дрейфа нуля пользуются понятием дрейфа, приведенного ко входу

,

где ΔU_ВЫХ - отклонение выходного напряжения при закороченном входе УПТ за промежуток времени Δt; К - коэффициент усиления схемы по напряжению.

          Дрейф нуля в УПТ является вредным явлением и при построении практических схем принимаются меры для борьбы с ним, такие, как стабилизация напряжения источ­ников питания, температурная стабилизация режима работы, экранирование входных цепей чувствительных УПТ, либо построение специальных схем, которые обладают чув­ствительностью к дестабилизирующим факторам.

1.1 Балансные схемы усилителей постоянного тока

          В балансных схемах УПТ используется принцип баланса четырехплечего уравновешенного моста: два одинаковых усилительных элемента, работающих в идентичном режиме, образуют два плеча моста, а другими двумя плечами являются два одинаковых резистора R.

Балансные УПТ могут быть выполнены по схемам параллельного (рисунок 5,а) и последовательного (рисунок 5,б) баланса.

Рисунок 5 - Принципиальные схемы балансных УПТ

В параллельно-балансном УПТ плечи моста образованы транзисторами VT1 и VT2 и резисторами R_K1 и R_K2 (рисунок 5,а), транзисторами VT1 и VT2 и резисторами R_C1 и R_C2 (рисунок 5,б). Принцип действия схем на биполярных и полевых транзисторах одинаков. Рассмотрим схему, приведенную на рисунок 5,а. Входное напряжение подводится к одной диагонали моста (точки а и б), а нагрузка подключена к другой диагонали (точки А и Б).

         При отсуствии входного сигнала проводится балансировка моста с помощью потенциометра R_0. Несимметрия схемы может быть вызвана разбросом параметров элементов схемы, а также их старением с течением времени. После балансировки не выходное напряжение схемы не реагирует на изменение напряжения питания и температурных параметров транзисторов, т. к. нестабильности любого вида вызывают одинаковые изменения токов усилительных элементов, а следовательно, и одинаковые по величине и знаку изменения потенциалов в точках А и Б. Поэтому выходное напряжение, являющееся разностью потенциалов точек А и Б, практически не меняется. При подаче входного сигнала в точки а и б состояния транзисторов меняются в разных направлениях и потенциалы коллекторов транзисторов получают одинаковые по величине, но противоположные по знаку приращения.

          Коэффициент усиления схемы определяется выражением

.

          Для параллельно-балансной схемы УПТ на полевых транзисторах (рисунок 5,б) коэффициент усиления равен

,

где R_СИ - сопротивление сток-исток транзистора.

Последовательно-балансная схема УПТ образует мост, в два плеча которого включены транзисторы VT1 и VT2, а в два других - резисторы R₁ и R₂. Балансировка моста осуществляется при помощи резистора R₀. Входной сигнал подается на вход транзистора VT1. Изменение тока стока этого транзистора вызывает приращение напряжения на резисторе R_И2, вследствие чего состояние транзистора VT2 изменяется на противоположное по отношению к VTI. В результате наблюдается нарушение баланса моста и на выходе схемы появляется сигнал.

          Коэффициент усиления каскада

,

где R = R₁ = R₂; R_И = R_И1 = R_И2 , m - статический коэффициент усиления транзистора по напряжению.