Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника (2000) (1095415), страница 51
Текст из файла (страница 51)
вычнсленное, напрнмер, по выражению (6.!9), необходимо умно жить на сопротивление коллекторного резистора и„,„„к - дгк и)с„. (6.63) Выясннм, как дрейф каждого отдельного каскада влияет на суммарный дрейф нуля уснлнтеля. Для этого обратимся ь рнс.
6.45, где дрейф каждого каскада представлен в виде эквнва лентной ЭДС, действующей на входе идеального усилителя с козф фнцнентом уснлення К,. Эту ЭДС обычно называют прнведенным дрейфом. Рнс. бяз. К определению сумчарного дрейФа нуда ОПТ Под ириведеииыа дрей4ром нуля усилителя (каскшш! инин мают такое эквивалентное напряжение, действующее на ~ ~ и р которое создает такое же изменение его выходного напрнж как н действие внешних дестабилизирующих факторов. Величину приведенного дрейфа одиночного каскада определить следующим образом: у;р = (Гаранат =* д~хлРа(% (ь ь!1 !(ри анализе будем полагать, что входное напряжение усилнмя» равно нулю.
Тогда для суммарного напряжения выходного дрейфа будет справедливо выражение ~лр вна = (Уар1К1 КаКз + (/'чфаКз + (.!;рфь (6.65) где Кь Кь Кз — коэффициенты усиления по напряжению соответственно 1-го, 2-го и 3-го каскадов. Очевидно, что для приведенного выражения справедливо неравенство К~КаКа зр Ка~в лр Ка (6.66) Тогда, полагая, что приведенное напряжение дрейфа 0;р для всех каскадов одинаково, из выражения (6.65) можно сделать вы.
иод, что максимальное влияние на дрейф выходного капряження усилителя оказывает его первый каскад. Действительно, если в трехкаскадном усилителе коэффициенты уснленяя всех каскадов равны 20, то доля дрейфа второго каскада а выходном напряжении усилителя составит только 5%. а доля дрейфа третьего каскада — 0,25Ъ от доли дрейфа первого каскада. При увеличении коэффициентов усиления доля дрейфа исследующих каскадов бу.
лет еще меньше. Физически это очевидно, так как дрейф первого каскада действует непосредственно на входе усилителя и воспринимается как изменение входного сигнала, Поэтому при проектировании усили~елей постоянного тока в первую очередь необходимо заботиться максимальном увеличении коэффициента усиления первого кас- ~ ада н максимальном уменьшении его дрейфа. Величина дрейфа одиночного каскада может быть уменьшена «ведением в него цепи ООС (эмиттериые резисторы, показанные на рнс. 6.44 штриховой лянией). Однако это приводит к уменьшению коэффициента усиления усилителя, что не всегда желагельно. Для оцекки величины дрейфа нуля усилителя пользуются понятием приведенного дрейфа, определяемого по выражению (6.64).
Следует отметить, что так как напряжение приведенного дрейфа действует непосредственно на входе усилителя, то оно складывается с входным сигналом. Поэтому на выходе невозможно выяс- зрв нить, какая часть си~нала обусловлена изменением входной информации, а какая обусловлена дрейфом усилителя. Следовательно, с точки зрения уменьшения-искажения входного сигнала необходимо стремиться к тому, чтобы полезная составляющая этого сигнала всегда была существенно больше составляющей приведенного дрейфа. Отсюда становится ясным, что прн проектировании усилителей постоянного ток» вопрос уменьшения их приведенного дрейфа является одним из наиболее важных.
При проектировании усилнтслей постоянного тока используют два.основных способа уменьшения приведенного дрейфа нуля усилителя: уменьшение величины влияющих на усилитель внешних дестабилизирующих факторов; снижение чувствительности усилителя к воздействию внешних дестабилизирующих факторов. Суть указанных методов была рассмотрена ранее в $6.!.4. Ниже остановимся только на некоторых наиболее часто встречающихся схемотехнических решениях, иллюстрирующих второй из указанных способов снижения дрейфа нуля. Уменьшить влияние внешних дестабилизирующих факторов на дрейф выходного напряжения усилителя можно либо компенсируя возникающий дрейф в каждом, особенно в первом, каскаде усилителя, либо исключая путь передачи возникшего напряжения дрейфа иа выход усилителя. Рассмотрим сначала второй из указанных способов.
Ранее было показано, что проблема дрейфа нуля возникла прн исключении из схемы усилителя на рис, 6.41 разделительных конденса. торов. Этн конденсаторы препятствовали передаче постоянной составляющей напряжения из предыдущего каскада в последующий, т. е. устраняли путь передачи дрейфовых составляющих со входа усилителя на его выход. Однако в усилителе постоянного тока входной, управляющий сигнал также содержит постоянную составляющую, которая после усиления должна присутствовать на выходе усилителя. Вследствие этого возникает задача разделения полезной и дрейфовой составляющих во входном напряжении усилителя. Эта задача имеет достаточно простое решение.
Предпосылками этого решения являются следующие положения. В усилителе переменного тока проблема дрейфа нуля отсутствует в силу самого принципа его работы. Входная постоянная составляющая подается на усилитель от внешнего источника, а дрейфовая появляется в самом усилителе. Таким образом, если на входе усилителя переменного тока постоянную составляющую входного сигнала преобразовать в переменную, а на выходе выполнить обратное преоб- Ябо р И» »»и -4Ь 1'ие. 6дб. УПТ с модулятором и де- О модулятором (а) и оречеиийе дна. ~раним, яоясияями»»е есо работу 16) «ця разование, то в выходном напряжении дрейфовые составляющие усилители будут полностью о.сутствоаап. Структурная схема усилителя постоянного тока, реализующая данный принцип, приведена на рис. 6.46,а, а временнйе диаграммы, поясняющие его работу, иа рис.
6,46,6. Входной сигнал усилителя подается на устройство, называемое модулятором (М), предпазиаченное для преобразования постоянного напряжения в переменное. По своей сути это два переклю. чателя, изменяющие полярность подключения выходного напряжения источннка сигнала ко входу усилителя с частотой, задаваемой внешним задающим генератором. Переменное напряжение У~ выхода модулятора подается на вход усилителя переменного 1ока с требуемым коэффициентом усиления К.
Усиленное переменное напряжение Р, с выхода усилителя поступает на вход демодулятора (ДМ). Принцип работы демодулятора обратен работе модулятора. Ои выполняет обратное преобразование переменного тока в постоянный. Для правильного восстановления исходного сигнала ДМ должен работать синхронно н синфазно с модулятором. С выхода демодулятора уснленное напряженке постоянного мха подается в нагрузку.
Таким образом, в рассматриваемой структуре дрейф, обусловленный изменением параметров усилителя, вследствие действия различных дестабилизирующих факторов полностью устранен. Погрешности, возникавшие на выходе, обусловлены только точностью преобразования постоянного тока в переменный, т. е. они полностью определяются параметрамн модулятора. 261 УПТ, построенные по этому принципу, называются М-ДМ уснлителямн постоянного тока нли УПТ с двойным преобразованием. К недостаткам данной структуры можно отнести: наличие в выходном напряжении уснлптеля составляющей переменного тока, частота которой равна частоте задающего генератора. Это обусловлено нендеальностью работы модулятора н демо.
дулятора. Устранение этой составляющей требует постановки на выходе усилителя дополнительного фильтра; недостаточно широкая полоса пропускаиия усилителя. Причина этого, во-первых, в том, что для правильного восстановления исходного сигнала частота работы модулятора и демодулятора должна как минимум в 2 раза превышать максимальное значение частоты входного сигнала (подробнее об этом — при рассмотрении ЦАП н АПП), во.вторых, в необходимости установки на выходе устройства фильтра, предназначенного для подавления составляю.
щнх с частотой работы задающего генератора. Практической реализацией первого способа уменьшения дрейфа усилителя, а именно компенсации дрейфовой составляющей в каждом каскаде. является использование цри его построении дифференциальных каскадов усиления. Ранее было показано (см. $6.6), что прн правильном проектировании в дифференциальных каскадах дрейф нуля может быть существенно меньшим, чем в каскадах на одиночных транзисторах.
К тому же дифференциальный каскад почти полностью лишен основных недостатков, свойственных УПТ по схеме иа рнс. 6.42. При включении источника входного напряжения между базами его транзисторов, а нагрузки — между нх коллекторами (см, рис. 6.29,а) постоянные составляющие входного н выходного напряжений усилителя, обусловленные обеспечением его режима работы, принципиально отсутствуют. Следовательно, в усилителе автоматически выполняется условие: если 0„0, то У,, О.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
