VIII.3. Нулев дрейф и начини за намаляването му
Тъй като UPT усилва както AC, така и DC компонентите на входния сигнал, тогава при липса на сигнал на входа на усилвателя, неговият изход също не трябва да има AC и DC компоненти на изходния сигнал. Обаче не е така.
Основният недостатък на UPT е нежелано явление -дрейф на нулата- промяна на изходното напрежение, докато то е постоянно на входа. Нулевият дрейф се причинява от промяна в захранващото напрежение, температурни промени във входните характеристики на транзистора, първоначалния ток на колектора, както и промени в параметрите на транзисторите поради тяхното стареене или подмяна. Тези причини не са еднакви. Напрежението на захранващите устройства може да бъде добре стабилизирано, но е технически трудно да се стабилизира температурата на околната среда. От това може да се види, че температурната променливост на началните колекторни токове и температурното изместване на входните характеристики на транзисторите имат най-голямо влияние върху нулевия дрейф.
В DCET с директно усилване тези промени на напрежението се усилват от следните етапи и се подават към изхода. В резултат на това на изхода на балансиран усилвател, при липса на входен сигнал, се появява външно напрежение, което има както бавно променящ се постоянен компонент UDP, така и случайни отклонения UDO от постоянния компонент (фиг. 8.3).
Ориз. 8.3. Нулев дрейф в DC усилвател.
Точката на баланс (нула) на изходното напрежение, така да се каже, се измества (движи) с течение на времето. Това явление се нарича дрейф на нулата.
За UPT дрейфът на нулата е много вредно явление, тъй като е неразличим от усилените сигнали, изкривява ги и дори може да доведе до излизане на точката на почивка извън работния обхват на характеристиките на RE. Поради това в UPT се използват различни методи за намаляване на дрейфа. INВ AC усилвателите няма дрейф на нулата, тъй като в тях междукаскадната комуникационна верига не преминава DC компонента и бавни промени в изходното напрежение.
За да се оцени дрейфа, той обикновено се въвежда във входната верига чрез разделяне на напрежението или тока на дрейфа на изхода на усилването при постоянен ток. За неизкривено усилване дрейфовият ток или напрежение, приложено към входа, трябва да бъде по-малко от минималния номинален ток или напрежение на входния сигнал. Тъй като сигналът е минимален на входа на първото стъпало на усилвателя, допустимият дрейф е минимален за първото стъпало.
Постоянният компонент на напрежението на дрейфа UDP (фиг. 8.3) се дължи главно на нагряването на RE и частите след включване на усилвателя, разреждането на захранващите устройства при захранване от батерии, отклонението на еталонното напрежение при захранване от стабилизиран източник на захранване и стареенето на RE и частите. Обикновено може да се доведе до нула чрез промяна на съпротивлението на един от резисторите в изходната верига (например RC3 в диаграмата на фиг. 8.2); това обаче не винаги е възможно в реални работни условия на REA.
Отклоненията на дрейфа на UDO от средната стойност (DC компонент) се дължат главно на колебания на напрежението в захранването на усилвателя и ефекта на „трептене“ на RE излъчващите електроди.
Основните причини, предизвикващи най-големия дрейф в транзисторизираните НЛО, са промяната в температурата на транзистора и промяната в напрежението на захранването на етапа. Начини за намаляване на дрейфа в DCT с директно усилване:
1. Използването на балансирани (мостови) и компенсационни вериги, особено в първите етапи на усилвателя, където дрейфът е най-опасен;
2. Стабилизиране на напрежението на захранвания;
3. Въвеждане на специален канал за автоматична компенсация на дрейфа в UPT, който има голяма времеконстанта и се контролирадрейф на напрежението от изхода на устройството в моментите на подаване към входа на импулси, които изключват EMF сигнала;
4. Предварително загряване на уреда и контрол на неговата температура.
При балансирани каскади, за да се намали дрейфа, се използва принципът на балансиране на моста: две еднакви RE тук образуват две рамена на моста, а другите две рамена са два еднакви резистора R (фиг. 8.4).
Фиг.8.4. Серия балансирана каскада.
Захранващото напрежение на каскадата, подадено към вертикалния диагонал на моста, се балансира върху неговия хоризонтален диагонал, който е изходът на каскадата. Следователно промяната в захранващото напрежение и същите промени в параметрите на елементите на веригата поради температурни колебания или стареене на частите теоретично не предизвикват появата на дрейфово напрежение в изходната верига на такъв етап.
Въпреки това, в практически условия, поради неидеалната симетрия на веригата, причинена от разликата в параметрите на RE и допустимите отклонения за електрическите данни на частите, както и техните неравномерни промени под въздействието на температура и стареене, напрежението на дрейфа на балансираните каскади не е равно на нула, а намалява само с коефициент 5 ¸ 100, в зависимост от типа на веригата и асиметрията на елементите на нейните рамена. .
В балансираните каскади РЕ могат да бъдат свързани както последователно (фиг. 8.4), така и паралелно (фиг. 8.5).
Фиг.8.5. Паралелна балансирана каскада.
Най-добрата компенсация на дрейфа за паралелно балансирано стъпало се получава при балансиран вход. При асиметричен вход, поради асиметрията на рамената на стъпалото за променливия компонент на тока, неговите компенсиращи свойства леко се влошават, но все още остават много добри. Когато работите върху асиметричен товар, неговата компенсация на дрейфа се влошава много и следователно каскадите, които го следват, трябва данаправи два удара.
Серийната балансирана каскада (фиг. 8.4), със симетрията на веригата, е симетрична както за постоянните, така и за променливите компоненти на изходния ток и има асиметричен изход, който позволява следващата каскада да бъде направена едноциклена или обратна. Поради симетрията на веригата на такъв етап, както за постоянния, така и за компонента на променливия ток, ви позволява да получите по-висока компенсация на дрейфа от паралелно балансиран.
Желателно е да се използват силициеви транзистори в UPT с директно усилване, тъй като температурният им дрейф е по-малък от този на германиевите. Силициевите транзистори имат ниски начални токове на колектора, така че основният източник на дрейф на нулата остава температурното отместване на входните характеристики, което е приблизително -2,5mV / 1°C.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: