Обзор и анализ устройств аналогичного назначения

АЧХ УПТ

УПТ находят самое широкое применение в системах автоматической регулировки, управления, измерительных приборах для усиления сигналов датчиков и преобразователей неэлектрических величин. На основе УПТ выполняются схемы интегральных операционных усилителей, которые находят широкое применение в различных электронных устройствах. По принципу действия УПТ подразделяются на: УПТ прямого усиления, УПТ с преобразованием. Схема УПТ прямого усиления приведена на рисунке.

Схема УПТ прямого усиления

Усилители постоянного тока должны обеспечивать усиление как переменной, так и постоянной составляющих входного сигнала, поэтому для межкаскадной связи здесь пригодны элементы, сопротивления которых в широком диапазоне частот от fн = 0 и выше остаются практически неизменными.

В качестве таких элементов могут быть использованы резисторы, стабилитроны, диоды. Применяется также непосредственное присоединение выхода предыдущего каскада ко входу последующего. Однако при любом таком способе соединения каскадов видно, что высокое выходное постоянное напряжение предыдущего каскада непосредственно подается на базу последующего. Это не только может привести к изменению его смещения, но и, возможно, к выходу из строя транзистора.

Дрейфом нуля (нулевого уровня) называется самопроизвольное отклонение напряжения или тока на выходе УПТ от начального значения. Поскольку дрейф нуля наблюдается и при отсутствии сигнала на входе на входе УПТ, то его невозможно отличить от истинного сигнала.

К физическим причинам, вызывающим дрейф нуля в УПТ, относятся:

нестабильность источников питания;

временная нестабильность («старение») параметров транзисторов и резисторов;

температурная нестабильность параметров транзисторов и резисторов;

низкочастотные шумы;

помехи и наводки.

Наибольшую нестабильность вносит температурный фактор. Положение усугубляется наличием гальванической связи между каскадами, хорошо передающей медленные изменения сигнала, что приводит к эффекту каскадирования температурных нестабильностей каскадов от входа к выходу.

Поскольку температурные изменения параметров усилительных элементов имеют закономерный характер, то они могут быть в некоторой степени скомпенсированы теми же методами, что и в усилителях гармонических сигналов.

На рисунке 8 представлена схема простейшего однотактного усилителя постоянного тока: Т - транзистор; R - нагрузочный резистор; Rэ - резистор в цепи эмиттера; Д - стабилитрон; Uвх - напряжение на входе; Uвых - напряжение на выходе; Е - напряжение источника электропитания.

Однотактный усилитель постоянного тока

Проанализировав аналогичные усилители, пришел к выводу, что у аналогичных устройств есть недостатки:

Недостаток избирательного усилителя на колебательных контурах заключается в сложности и громоздкости схемы, а так же, в связи с тем, что резонансные избирательные усилители работают на высокой частоте, существенное влияние на их работу может оказывать внутренняя обратная связь, имеющаяся между входом и выходом в любом активном элементе. Эта внутренняя обратная связь на одной из высоких частот может оказаться положительной, что приведет к нарушению устойчивой работы усилителя и его самовозбуждению. Для повышения устойчивости работы каскада необходимо ослаблять связь его активного элемента с колебательным контуром.

Недостатки измерительного усилителя на трех ОУ заключаются в том, что требуется большой коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) и в повторителях и в выходном ОУ.

В качестве недостатков УПТ с преобразованием сигнала следует отнести проблему реализации модуляторов малого уровня входного сигнала и повышенную сложность схемы. Достичь существенного улучшения электрических, эксплуатационных и массогабаритных показателей УПТ можно за счет их построения на основе балансных схем.

Существенный недостаток дифференциального усилителя заключается в том, что резистор определяет одновременно режим транзисторов по постоянному току и коэффициент ослабления синфазного сигнала. Поэтому получить большую величину КОСС в таком усилителе невозможно.

Статья в тему

Основные характеристики датчиков движения
Датчик движения - это пироэлектрический детектор, служащий приемником волн инфракрасного диапазона. Из курса физики мы знаем, что любое тело, нагретое до определенной температуры, начинает излучать ИК волны. То есть, принцип работы датчика движения основан на регистрации инфракрасных ...