Nuolatinės srovės stiprintuvai – paskirtis, tipai, grandinės ir veikimo principas

Nuolatinės srovės stiprintuvai, kaip rodo pavadinimas, per se nestiprina srovės, tai yra, jie negeneruoja papildomos galios. Šie elektroniniai prietaisai naudojami valdyti elektrines vibracijas tam tikrame dažnių diapazone, pradedant nuo 0 Hz. Bet pažiūrėjus į nuolatinės srovės stiprintuvo įėjimo ir išėjimo signalų formą, galima vienareikšmiškai teigti, kad išėjime yra sustiprintas įvesties signalas, tačiau įvesties ir išvesties signalų maitinimo šaltiniai yra individualūs.

Pagal veikimo principą nuolatinės srovės stiprintuvai skirstomi į tiesioginius stiprintuvus ir keitiklius.

Nuolatinės srovės konvertavimo stiprintuvai konvertuoja nuolatinę srovę į kintamą, tada sustiprina ir ištaiso. Tai vadinama stiprinimas su moduliavimu ir demoduliacija – MDM.

Tiesioginėse stiprintuvų grandinėse nėra reaktyviųjų elementų, tokių kaip induktoriai ir kondensatoriai, kurių varža priklauso nuo dažnio. Vietoj to yra tiesioginis vienos pakopos stiprintuvo elemento išėjimo (kolektoriaus arba anodo) galvaninis prijungimas prie kitos pakopos įvesties (bazės arba tinklelio).Dėl šios priežasties tiesioginio stiprinimo stiprintuvas gali perduoti (stiprinti) net D.C.… Tokios schemos populiarios ir akustikoje.

Tačiau, nors tiesioginė galvaninė jungtis labai tiksliai perduoda tarp pakopų įtampos kritimo ir lėtų srovės pokyčių, toks sprendimas siejamas su nestabiliu stiprintuvo darbu, su sunkumais nustatant stiprintuvo elemento darbo režimą.

Nežymiai pasikeitus maitinimo šaltinių įtampai arba pasikeitus stiprintuvo elementų veikimo režimui, arba jų parametrams šiek tiek svyruojant, iškart stebimi lėti srovių pokyčiai grandinėje, kurie per galvaniškai sujungtas grandines patenka į įvesties signalą. ir atitinkamai iškraipyti signalo formą išėjime. Dažnai šie klaidingi išvesties pokyčiai yra panašūs į veikimo pokyčius, kuriuos sukelia normalus įvesties signalas.

Išėjimo įtampos iškraipymą gali sukelti įvairūs veiksniai. Visų pirma, per vidinius procesus grandinės elementuose. Nestabili maitinimo šaltinių įtampa, nestabilūs pasyviųjų ir aktyviųjų grandinės elementų parametrai, ypač esant temperatūros kritimams ir tt Jie gali būti visiškai nesusiję su įėjimo įtampa.

Šių veiksnių sukelti išėjimo įtampos pokyčiai vadinami stiprintuvo nuliniu dreifu. Didžiausias išėjimo įtampos pokytis nesant įvesties signalo į stiprintuvą (kai įėjimas uždarytas) per tam tikrą laikotarpį vadinamas absoliučiu dreifu.

Įvesties dreifo įtampa yra lygi absoliutaus poslinkio ir nurodyto stiprintuvo stiprinimo santykiui.Ši įtampa nustato stiprintuvo jautrumą, nes riboja mažiausią aptinkamą įvesties signalą.

Kad stiprintuvas veiktų tinkamai, dreifo įtampa neturi viršyti iš anksto nustatytos minimalios stiprintino signalo įtampos, kuri taikoma jo įėjimui. Jei išvesties poslinkis yra tokios pat eilės kaip arba viršija įvesties signalą, iškraipymas viršys leistiną stiprintuvo ribą, o jo veikimo taškas bus perkeltas iš tinkamo stiprintuvo charakteristikų veikimo diapazono („nulio dreifa“). .

Norint sumažinti nulinį nuokrypį, naudojami šie metodai. Pirmiausia stabilizuojami visi įtampos ir srovės šaltiniai, maitinantys stiprintuvo pakopas. Antra, jie naudoja gilų neigiamą grįžtamąjį ryšį.Trečia, temperatūros dreifo kompensavimo schemos naudojamos pridedant netiesinius elementus, kurių parametrai priklauso nuo temperatūros. Ketvirta, naudojamos balansavimo tilto grandinės. Galiausiai nuolatinė srovė paverčiama kintamąja srove, po kurios kintamoji srovė sustiprinama ir ištaisoma.

Kuriant nuolatinės srovės stiprintuvo grandinę labai svarbu suderinti potencialus stiprintuvo įėjime, jo pakopų prijungimo taškuose, taip pat ir apkrovos išėjime. Taip pat būtina užtikrinti pakopų stabilumą įvairiais režimais ir net plaukiojančios grandinės parametrų sąlygomis.

Nuolatinės srovės stiprintuvai yra vieno galo ir stumdomi. Vienkartinės tiesioginio stiprinimo grandinės priima tiesioginį išėjimo signalo tiekimą iš vieno elemento į kito įvestį.Pirmojo kolektoriaus įtampa tiekiama į kito tranzistoriaus įvestį kartu su išvesties signalu iš pirmojo elemento (tranzistoriaus).

Čia turi būti suderinti pirmojo ir antrojo tranzistoriaus pagrindo kolektoriaus potencialai, kuriems pirmojo tranzistoriaus kolektoriaus įtampa kompensuojama rezistoriumi. Rezistorius taip pat pridedamas prie antrojo tranzistoriaus emiterio grandinės, kad būtų kompensuota bazinė emiterio įtampa. Vėlesnių pakopų tranzistorių kolektorių potencialai taip pat turi būti dideli, o tai taip pat pasiekiama naudojant suderintus rezistorius.

Lygiagrečiai subalansuotame stūmimo etape kolektoriaus grandinių rezistoriai ir tranzistorių vidinės varžos sudaro keturių pečių tiltelį, kurio viena iš įstrižainių (tarp kolektoriaus-emiterio grandinių) tiekiama maitinimo įtampa, o kitas (tarp kolektorių) prijungtas prie apkrovos . Stiprinamas signalas taikomas abiejų tranzistorių bazėms.

Esant vienodiems kolektoriaus rezistoriams ir visiškai vienodiems tranzistoriams, potencialų skirtumas tarp kolektorių, nesant įvesties signalo, yra lygus nuliui. Jei įvesties signalas nėra lygus nuliui, kolektorių potencialo žingsniai bus vienodo dydžio, bet priešingo ženklo. Apkrova tarp kolektorių pasirodys kintamoji srovė pasikartojančio įvesties signalo pavidalu, bet su didesne amplitudė.

Tokios pakopos dažnai naudojamos kaip pirminės daugiapakopių stiprintuvų pakopos arba kaip išėjimo pakopos, kad būtų subalansuota įtampa ir srovė. Šių sprendimų privalumas yra tas, kad temperatūros poveikis abiem rankoms vienodai keičia jų charakteristikas, o išėjimo įtampa neplaukia.