VIII.3. Дрейф нуля та способи його зменшення
Оскільки УПТ посилює як змінну, так і постійну складові вхідного сигналу, то за відсутності сигналу на вході підсилювача на його виході також повинні бути відсутні змінна та постійна складові вихідного сигналу. Однак, це не так.
Головним недоліком УПТ є небажане явище - дрейф нуля - зміна вихідної напруги при сталості його на вході. Дрейф нуля викликається зміною напруги джерела живлення, температурними змінами вхідної характеристики транзистора, початкового струму колектора, а також зміною параметрів транзисторів у зв'язку з старінням або заміною. Ці причини нерівноцінні. Напруга джерел живлення можна добре стабілізувати, але стабілізувати температуру навколишнього середовища технічно складно. Звідси видно, що максимальне впливом геть дрейф нуля надають температурне мінливість початкових колекторних струмів і температурне зміщення вхідних показників транзисторів.
В УПТ прямого посилення ці зміни напруги посилюються наступними каскадами та надходять на вихід. В результаті на виході відбалансованого підсилювача за відсутності вхідного сигналу з'являється стороння напруга, що має постійну складову UДП, що повільно змінюється, так і безладні відхилення UДО від постійної складової (рис.8.3).
Мал. 8.3. Дрейф нуля у підсилювачі постійного струму.
Точка балансу (нуля) вихідної напруги ніби зміщується (дрейфує) з часом. Це називається дрейфом нуля.
Для УПТ дрейф нуля є дуже шкідливим явищем, оскільки він не відрізняється від посилюваних сигналів, спотворює їх і може навіть призвести до виходу точки спокою за межі робочої ділянки характеристик УЕ. Тому в УПТ використовують різні способи зменшення дрейфу. Упідсилювачів змінного струму дрейф нуля відсутній, оскільки в них ланцюг міжкаскадного зв'язку не пропускає постійної складової та повільних змін вихідної напруги.
Для оцінки дрейфу його зазвичай приводять до вхідного ланцюга, поділивши напругу або струм дрейфу на виході коефіцієнт посилення УПТ. Для неспотвореного посилення наведені до входу струм або напруга дрейфу повинні бути меншими від мінімального розрахункового струму або напруги вхідного сигналу. Оскільки сигнал мінімальний на вході першого каскаду підсилювача, дрейф допустимий мінімальний для першого каскаду.
Постійна складова напруги дрейфу UДП (рис.8.3) в основному обумовлена нагріванням УЕ та деталей після включення підсилювача, розрядом джерел живлення при живленні від батарей, відходом опорної напруги при живленні від стабілізованого джерела живлення, старінням УЕ та деталей. Її зазвичай можна призвести до нуля зміною опору одного з вихідних резисторів ланцюга (наприклад, RC3 на схемі рис.8.2); однак це не завжди можливе в реальних умовах експлуатації РЕА.
Відхилення дрейфу UДО від середнього значення (постійної складової) в основному викликаються коливаннями напруги джерел живлення підсилювача та ефектом «мерехтіння» електродів УЕ, що емітують.
Основними причинами, що викликають найбільший дрейф у транзисторних УПТ, є зміна температури транзистора та зміна напруги джерела живлення каскаду. Способи зменшення дрейфу в УПТ прямого посилення:
1. Використання балансових (мостових) та компенсаційних схем, особливо у перших каскадах підсилювача, де дрейф найбільш небезпечний;
2. Стабілізація напруги джерел живлення;
3. Введення в УПТ спеціального каналу автоматичної компенсації дрейфу, що має велику постійну часу та керованогонапругою дрейфу з виходу пристрою в моменти подачі на вхід імпульсів, що вимикають сигнал ЕРС;
4. Попереднє прогрівання пристрою та його термостатування.
У балансних каскадах зменшення дрейфу використовується принцип балансу моста: два однакових УЕ тут утворюють два плеча моста, іншими двома плечима є два однакових резистора R (рис.8.4).
Рис.8.4. Послідовний балансовий каскад.
Напруга живлення каскаду, що підводиться до вертикальної діагоналі моста, виявляється збалансованим на його горизонтальній діагоналі, що є виходом каскаду. Тому зміна напруги живлення і однакові зміни параметрів елементів схеми від коливань температури або старіння деталей теоретично не викликають появи напруги дрейфу у вихідному ланцюгу такого каскаду.
Однак у практичних умовах через неідеальну симетрію схеми, що викликається відмінністю параметрів УЕ та допусками на електричні дані деталей, а також неоднаковими їх змінами при впливі температури та старіння, напруга дрейфу балансних каскадів виявляється не рівним нулю, а лише зменшується в 5…100 разів , Залежно від типу схеми та асиметрії елементів її плечей.
У балансних каскадах УЕ можуть бути включені як послідовно (рис.8.4), і паралельно (рис.8.5).
8.5. Паралельний балансовий каскад.
Найкраща компенсація дрейфу у паралельного балансного каскаду має місце при симетричному вході. При несиметричному вході внаслідок асиметрії плечей каскаду для змінної складової струму його компенсуючі властивості трохи погіршуються, але все ж таки залишаються дуже хорошими. При роботі ж на несиметричне навантаження компенсація дрейфу у нього погіршується дуже сильно, а тому каскади, що слідують за ним, доводитьсяробити двотактними.
Послідовний балансний каскад (рис.8.4) при симетрії схеми симетричний як постійної, так змінної складової вихідного струму, і має несиметричний вихід, що дозволяє наступний каскад робити однотактним чи інверсним. Внаслідок симетричності схеми такого каскаду як для постійної, так і змінної складової струму він дозволяє отримувати більш високу компенсацію дрейфу, ніж паралельний балансний.
Транзистори в УПТ прямого посилення бажано застосовувати кремнієві, тому що температурний дрейф у них менший, ніж у германієвих. Кремнієві транзистори мають малі початкові колекторні струми, тому головним джерелом дрейфу нуля залишається температурне усунення вхідних характеристик, що дорівнює приблизно - 2,5мВ / 1°С.
Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком: