DC amplifikatörler - amaç, tipler, devreler ve çalışma prensibi

Adından da anlaşılacağı gibi, DC amplifikatörler akımı kendi başlarına yükseltmezler, yani ek güç üretmezler. Bu elektronik cihazlar, 0 Hz'den başlayarak belirli bir frekans aralığında elektriksel titreşimleri kontrol etmek için kullanılır. Ancak DC amplifikatörün giriş ve çıkışındaki sinyallerin şekline bakıldığında, çıkışta güçlendirilmiş bir giriş sinyali olduğu, ancak giriş ve çıkış sinyalleri için güç kaynaklarının ayrı olduğu kesin olarak söylenebilir.

Çalışma prensibine göre, DC amplifikatörler doğrudan amplifikatörler ve dönüştürücü amplifikatörler olarak sınıflandırılır.

DC dönüştürme amplifikatörleri, DC'yi AC'ye dönüştürür, ardından yükseltir ve düzeltir. Buna modülasyonlu ve demodülasyonlu kazanç - MDM denir.

Doğrudan amplifikatör devreleri, empedansı frekansa bağlı olan indüktörler ve kapasitörler gibi reaktif elemanlar içermez. Bunun yerine, bir aşamanın amplifikatör elemanının çıkışının (toplayıcı veya anot) bir sonraki aşamanın girişine (taban veya ızgara) doğrudan galvanik bağlantısı vardır.Bu nedenle, bir doğrudan kazanç yükselticisi bile geçebilir (yükseltebilir) DC... Bu tür şemalar akustikte de popülerdir.

Bununla birlikte, doğrudan galvanik bağlantı, aşamaların voltaj düşüşü ile yavaş akım değişimleri arasında çok doğru bir şekilde transfer yapsa da, böyle bir çözüm, amplifikatör elemanının çalışma modunun oluşturulmasında zorluklarla birlikte, amplifikatörün dengesiz çalışmasıyla ilişkilidir.

Güç kaynaklarının voltajı biraz değiştiğinde veya amplifikatör elemanlarının çalışma modu değiştiğinde veya parametreleri biraz dalgalandığında, devredeki akımlarda hemen gözlenir, galvanik olarak bağlı devreler aracılığıyla giriş sinyaline girer. ve buna bağlı olarak çıkışta sinyalin şeklini bozar. Genellikle bu sahte çıktı değişiklikleri, normal bir giriş sinyalinin neden olduğu performans değişikliklerine benzer büyüklüktedir.

Çıkış voltajı bozulmasına çeşitli faktörler neden olabilir. Her şeyden önce, zincir elemanlarındaki iç süreçler aracılığıyla. Güç kaynaklarının dengesiz voltajı, devrenin pasif ve aktif elemanlarının kararsız parametreleri, özellikle sıcaklık düşüşlerinin vb. Etkisi altında. Bunlar giriş voltajıyla hiç ilgili olmayabilir.

Bu faktörlerin neden olduğu çıkış voltajındaki değişikliklere amplifikatör sıfır kayması denir. Bir süre boyunca amplifikatöre bir giriş sinyali olmadığında (giriş kapalıyken) çıkış voltajındaki maksimum değişime mutlak kayma denir.

Girişe atıfta bulunulan sürüklenme gerilimi, mutlak kaymanın verilen amplifikatörün kazancına oranına eşittir.Bu voltaj, algılanabilir minimum giriş sinyalini sınırladığı için amplifikatörün hassasiyetini belirler.

Bir amplifikatörün düzgün çalışması için, sürüklenme voltajının, girişine uygulanan yükseltilecek sinyalin önceden belirlenmiş minimum voltajını aşmaması gerekir. Çıkış kayması, giriş sinyaliyle aynı sıradaysa veya bu sinyali aşarsa, bozulma, amplifikatör için izin verilen sınırı aşacak ve çalışma noktası, amplifikatörün özelliklerinin yeterli çalışma aralığının dışına kaydırılacaktır ("sıfır kayma") .

Sıfır sapmayı azaltmak için aşağıdaki yöntemler kullanılır. İlk olarak, amplifikatör aşamalarını besleyen tüm voltaj ve akım kaynakları stabilize edilir. İkincisi, derin negatif geri besleme kullanırlar Üçüncüsü, sıcaklık kayması telafi şemaları, parametreleri sıcaklığa bağlı olan doğrusal olmayan elemanlar ekleyerek kullanılır. Dördüncüsü, dengeleyici köprü devreleri kullanılır. Son olarak, doğru akım alternatif akıma dönüştürülür, ardından alternatif akım yükseltilir ve doğrultulur.

Bir DC amplifikatör devresi oluştururken, amplifikatörün girişindeki, aşamalarının bağlantı noktalarındaki ve yükün çıkışındaki potansiyelleri eşleştirmek çok önemlidir. Farklı modlarda ve hatta kayan devre parametreleri koşullarında bile aşamaların kararlılığını sağlamak da gereklidir.

DC amplifikatörler tek uçlu ve itmeli-çekmeli. Tek seferlik doğrudan kazanç devreleri, çıkış sinyalinin bir elemandan diğerinin girişine doğrudan beslenmesini kabul eder.Birincinin toplayıcı voltajı, birinci elemandan (transistör) gelen çıkış sinyali ile birlikte bir sonraki transistörün girişine beslenir.

Burada, birinci transistörün kollektörünün potansiyelleri ile ikinci transistörün tabanının eşleşmesi gerekir, bunun için birinci transistörün kollektör voltajı bir dirençle dengelenir. Temel emitör voltajını dengelemek için ikinci transistörün emitör devresine bir direnç de eklenir. Sonraki aşamaların transistörlerinin toplayıcılarındaki potansiyeller de yüksek olmalıdır, bu da uygun dirençler kullanılarak elde edilir.

Paralel dengeli bir itme aşamasında, kollektör devrelerinin dirençleri ve transistörlerin iç dirençleri, köşegenlerinden biri (toplayıcı-emitör devreleri arasında) bir besleme voltajı ile beslenen ve dört kollu bir köprü oluşturur. diğer (kolektörler arası) yüke bağlanır. Yükseltilecek sinyal her iki transistörün tabanlarına uygulanır.

Eşit kollektör dirençleri ve tamamen aynı transistörlerle, kollektörler arasındaki potansiyel fark, bir giriş sinyali olmadığında sıfırdır. Giriş sinyali sıfır değilse, toplayıcılar büyüklük olarak eşit ancak işaret olarak zıt potansiyel adımlara sahip olacaktır. Kolektörler arasındaki yük, tekrar eden bir giriş sinyali şeklinde, ancak daha büyük bir genlikle alternatif akım olarak görünecektir.

Bu tür aşamalar genellikle çok aşamalı amplifikatörlerin birincil aşamaları veya dengeli voltaj ve akım elde etmek için çıkış aşamaları olarak kullanılır. Bu çözümlerin avantajı, sıcaklığın her iki kol üzerindeki etkisinin özelliklerini eşit olarak değiştirmesi ve çıkış voltajının dalgalanmamasıdır.