DC-förstärkare - syfte, typer, kretsar och funktionsprincip

Likströmsförstärkare, som namnet antyder, förstärker inte strömmen i sig, det vill säga de genererar inte ytterligare effekt. Dessa elektroniska enheter används för att styra elektriska vibrationer i ett visst frekvensområde från 0 Hz. Men ser man på formen på signalerna vid DC-förstärkarens ingång och utgång kan man entydigt säga att det finns en förstärkt insignal vid utgången, men kraftkällorna för in- och utsignalerna är individuella.

Enligt funktionsprincipen klassificeras DC-förstärkare i direktförstärkare och omvandlarförstärkare.

DC-konverteringsförstärkare omvandlar DC till AC, förstärker och likriktar sedan. Detta kallas förstärkning med modulering och demodulering — MDM.

Direktförstärkarkretsar innehåller inte reaktiva element, såsom induktorer och kondensatorer, vars impedans är frekvensberoende. Istället finns det en direkt galvanisk anslutning av utgången (kollektor eller anod) från förstärkarelementet på ett steg till ingången (bas eller rutnät) på nästa steg.Av denna anledning kan en direktförstärkare passera (förstärka) jämnt D.C.… Sådana system är också populära inom akustik.

Men även om den direkta galvaniska anslutningen överförs mycket exakt mellan stegens spänningsfall och långsamma strömförändringar, är en sådan lösning förknippad med instabil drift av förstärkaren, med svårigheter att fastställa förstärkarelementets driftläge.

När spänningen på strömförsörjningen ändras något, eller funktionssättet för förstärkarelementen ändras, eller deras parametrar flyter lite, observeras omedelbart långsamma förändringar i strömmarna i kretsen, som genom galvaniskt anslutna kretsar kommer in i insignalen och följaktligen förvränga formen på signalen vid utgången. Ofta liknar dessa falska utsignalsförändringar i storlek de prestandaförändringar som orsakas av en normal insignal.

Utspänningsdistorsion kan orsakas av en mängd olika faktorer. Först och främst genom interna processer i kedjeelementen. Instabil spänning hos strömförsörjningar, instabila parametrar för passiva och aktiva element i kretsen, särskilt under påverkan av temperaturfall, etc. De kanske inte är relaterade till inspänningen alls.

Förändringar i utspänningen som orsakas av dessa faktorer kallas förstärkarens nolldrift. Den maximala förändringen i utspänningen i frånvaro av en insignal till förstärkaren (när ingången är stängd) under en tidsperiod kallas den absoluta driften.

Driftspänningen som refereras till ingången är lika med förhållandet mellan den absoluta driften och förstärkningen för den givna förstärkaren.Denna spänning bestämmer förstärkarens känslighet eftersom den begränsar den minsta detekterbara insignalen.

För att en förstärkare ska fungera korrekt, får driftspänningen inte överstiga en förutbestämd lägsta spänning för signalen som ska förstärkas som tillförs dess ingång. Om utgångsdriften är av samma storleksordning som eller överstiger ingångssignalen, kommer distorsionen att överskrida den tillåtna gränsen för förstärkaren, och dess arbetspunkt kommer att förskjutas utanför det adekvata arbetsområdet för förstärkarens egenskaper («nolldrift»). .

För att minska nollavvikelsen används följande metoder. Först stabiliseras alla spännings- och strömkällor som matar förstärkarstegen. För det andra använder de djup negativ återkoppling. För det tredje används system för temperaturdriftskompensation genom att lägga till olinjära element vars parametrar beror på temperaturen. För det fjärde används balanseringsbryggkretsar. Slutligen omvandlas likströmmen till växelström, varefter växelströmmen förstärks och likriktas.

När du skapar en DC-förstärkarkrets är det mycket viktigt att matcha potentialerna vid förstärkarens ingång, vid anslutningspunkterna för dess steg, såväl som vid belastningens utgång. Det är också nödvändigt att säkerställa stabiliteten hos stegen i olika lägen och även under förhållanden med flytande kretsparametrar.

DC-förstärkare är single-end och push-pull. One-shot direktförstärkningskretsar accepterar direkt matning av utsignalen från ett element till ingången på nästa.Kollektorspänningen för den första matas till ingången på nästa transistor tillsammans med utsignalen från det första elementet (transistorn).

Här måste potentialerna för kollektorn för den första och basen av den andra transistorn matchas, för vilken kollektorspänningen för den första transistorn kompenseras av ett motstånd. Ett motstånd läggs också till emitterkretsen för den andra transistorn för att förskjuta basemitterspänningen. Potentialerna på kollektorerna för transistorerna i de efterföljande stegen måste också vara höga, vilket också uppnås genom att använda matchande motstånd.

I ett parallellbalanserat trycksteg bildar kollektorkretsarnas resistorer och transistorernas inre resistanser en fyrarmad brygga, vars ena diagonal (mellan kollektor-emitterkretsarna) matas med matningsspänning, och annan (mellan kollektorerna) är ansluten till lasten . Signalen som ska förstärkas tillförs båda transistorernas baser.

Med lika kollektormotstånd och helt identiska transistorer är potentialskillnaden mellan kollektorerna, i frånvaro av en insignal, noll. Om insignalen inte är noll, kommer kollektorerna att ha potentiella steg lika stora men motsatta i tecken. Belastningen mellan kollektorerna kommer att visas växelström i form av en upprepad insignal, men med en större amplitud.

Sådana steg används ofta som primärsteg för flerstegsförstärkare eller som slutsteg för att erhålla balanserad spänning och ström. Fördelen med dessa lösningar är att effekten av temperaturen på båda armarna ändrar sina egenskaper lika och att utspänningen inte flyter.