DC-forsterkere - formål, typer, kretser og operasjonsprinsipp

DC-forsterkere, som navnet antyder, forsterker ikke strøm i seg selv, det vil si at de ikke genererer ekstra strøm. Disse elektroniske enhetene brukes til å kontrollere elektriske vibrasjoner i et visst frekvensområde fra 0 Hz. Men ser man på formen på signalene ved inngangen og utgangen til DC-forsterkeren, kan det entydig sies at det er et forsterket inngangssignal ved utgangen, men strømkildene for inngangs- og utgangssignalene er individuelle.

I henhold til driftsprinsippet er DC-forsterkere klassifisert i direkte forsterkere og omformerforsterkere.

DC-konverteringsforsterkere konverterer DC til AC, forsterker og retter opp. Dette kalles gain med modulasjon og demodulasjon — MDM.

Direkte forsterkerkretser inneholder ikke reaktive elementer, som induktorer og kondensatorer, hvis impedans er frekvensavhengig. I stedet er det en direkte galvanisk tilkobling av utgangen (kollektor eller anode) fra forsterkerelementet til ett trinn til inngangen (base eller rutenett) til neste trinn.Av denne grunn er en forsterker med direkte forsterkning i stand til å passere (forsterke) til og med D.C.… Slike opplegg er også populære innen akustikk.

Men selv om den direkte galvaniske forbindelsen overfører svært nøyaktig mellom trinnenes spenningsfall og langsomme strømendringer, er en slik løsning forbundet med ustabil drift av forsterkeren, med vanskeligheter med å etablere driftsmodusen til forsterkerelementet.

Når spenningen til strømforsyningene endres litt, eller driftsmodusen til forsterkerelementene endres, eller parametrene deres flyter litt, observeres det umiddelbart sakte endringer i strømmene i kretsen, som gjennom galvanisk tilkoblede kretser kommer inn i inngangssignalet og følgelig forvrenge formen på signalet ved utgangen. Ofte er disse falske utgangsendringene like i størrelsesorden ytelsesendringene forårsaket av et normalt inngangssignal.

Utgangsspenningsforvrengning kan være forårsaket av en rekke faktorer. Først og fremst gjennom interne prosesser i kjedeelementene. Ustabil spenning på strømforsyninger, ustabile parametere for passive og aktive elementer i kretsen, spesielt under påvirkning av temperaturfall, etc. De er kanskje ikke relatert til inngangsspenningen i det hele tatt.

Endringer i utgangsspenningen forårsaket av disse faktorene kalles forsterkerens nulldrift. Den maksimale endringen i utgangsspenningen i fravær av et inngangssignal til forsterkeren (når inngangen er lukket) over en periode kalles absolutt drift.

Driftsspenningen referert til inngangen er lik forholdet mellom den absolutte driften og forsterkningen til den gitte forsterkeren.Denne spenningen bestemmer følsomheten til forsterkeren ettersom den begrenser det minste detekterbare inngangssignalet.

For at en forsterker skal fungere riktig, må driftspenningen ikke overstige en forhåndsbestemt minimumsspenning for signalet som skal forsterkes som tilføres dens inngang. Hvis utgangsdriften er av samme størrelsesorden som eller overskrider inngangssignalet, vil forvrengningen overskride den tillatte grensen for forsterkeren, og dens driftspunkt vil bli forskjøvet ut av det tilstrekkelige driftsområdet for forsterkerens egenskaper («nulldrift») .

For å redusere nullavviket brukes følgende metoder. Først stabiliseres alle spennings- og strømkilder som mater forsterkertrinnene. For det andre bruker de dyp negativ tilbakemelding. For det tredje brukes temperaturdriftskompensasjonsskjemaer ved å legge til ikke-lineære elementer hvis parametere avhenger av temperatur. For det fjerde brukes balanserende brokretser. Til slutt konverteres likestrømmen til vekselstrøm, hvoretter vekselstrømmen forsterkes og likerettes.

Når du oppretter en DC-forsterkerkrets, er det veldig viktig å matche potensialene ved inngangen til forsterkeren, ved tilkoblingspunktene til trinnene, så vel som ved utgangen av lasten. Det er også nødvendig å sikre stabiliteten til trinnene i forskjellige moduser og til og med under forhold med flytende kretsparametere.

DC-forsterkere er single-ended og push-pull. One-shot direkte forsterkningskretser aksepterer direkte mating av utgangssignalet fra ett element til inngangen til det neste.Kollektorspenningen til den første mates til inngangen til neste transistor sammen med utgangssignalet fra det første elementet (transistoren).

Her må potensialene til kollektoren til den første og basen til den andre transistoren matches, for hvilken kollektorspenningen til den første transistoren kompenseres av en motstand. En motstand er også lagt til emitterkretsen til den andre transistoren for å forskyve basisemitterspenningen. Potensialene på kollektorene til transistorene i de påfølgende trinnene må også være høye, noe som også oppnås ved å bruke matchende motstander.

I et parallellbalansert skyvtrinn danner motstandene til kollektorkretsene og de indre motstandene til transistorene en firearmsbro, hvor en av diagonalene (mellom kollektor-emitterkretsene) tilføres en forsyningsspenning, og annet (mellom kollektorene) er koblet til lasten . Signalet som skal forsterkes tilføres basene til begge transistorene.

Med like kollektormotstander og helt identiske transistorer er potensialforskjellen mellom kollektorene, i fravær av et inngangssignal, null. Hvis inngangssignalet ikke er null, vil kollektorene ha potensielle trinn lik størrelse, men motsatt fortegn. Belastningen mellom kollektorene vil fremstå som vekselstrøm i form av et repeterende inngangssignal, men med større amplitude.

Slike trinn brukes ofte som primærtrinn til flertrinnsforsterkere eller som utgangstrinn for å oppnå balansert spenning og strøm. Fordelen med disse løsningene er at effekten av temperatur på begge armer endrer deres egenskaper likt og utgangsspenningen flyter ikke.