по фазе на 180°. Для увеличения входного сопротивления транзистора V2 в схему включен резистор R4, что позволило уменьшить на входе инверсного каскада мощность сигнала, снимаемого с транзистора VL В схеме обеспечивается симметрия выходных сопротивлений и напряжений. Схема технологична и широко используется в ИМС.

Фазоинверсный каскад с инвертирующим транзистором (рис. 21.48, в) содержит двухкаскадный резисторный усилитель на транзисторах W, V2, включенных с ОЭ. Первый каскад на транзисторе VI усиливает входное напряжение их- Напряжение Ывых1 на выходе VI является выходным напряжением первого плеча инверсного каскада. Это же напряжение «вых1 подается на второй каскад, имеющий коэффициент усиления по напряжению около единицы (/Cii»l). Напряжение на выходе V2 Ыдихг является выходным напряжением второго плеча инверсного каскада. По а.мплитуде оно равно напряжению «вых1 и сдвинуто относительно его по фазе на 180°.

С помощью резисторов Ri и каскады охвачены ООС по току, стабилизирующей режим транзисторов по постоянному току и улучшающей частотную и переходную характеристики усилителя. Чтобы второй каскад имел /Сн=1, сопротивление резистора R5 выбирают меньше сопротивления резистора R3. Возникающую при этом асимметрию выходных сопротивлений плеч инверсного каскада устраняют с помощью резистора R4.

§ 21.12. Усилители постоянного тока

Общие сведения. Усилители постоянного тока (УПТ) могут усиливать электрические колебания со спектром частот от О до /в, определяемой назначением и условиями работы. По принципу действия усилители постоянного тока подразделяют на усилители прямого усиления и усилители с преобразованием. В УПТ с преобразованием усиливаемый постоянный ток преобразуется в переменный и усиливается с последующим выпрямлением (усиление с модуляцией и демодуляцией сигнала - МДМ).

Особенностью схем УПТ прямого усиления является наличие гальванической (непосредственной) связи между выходным электродом усилительного элемента (коллектором, анодом) одного каскада с входным электродом усилительного элемента (базой, сеткой) следующего каскада. При гальванической связи цепь связи между каскадами не содержит реактивных элементов (конденсаторов, трансформаторов), поэто.му пропускает сколь угодно медленные изменения токов.

Гальваническая связь, хорошо передавая перепады потенциалов и медленные изменения токов между каскадами, затрудняет установку режима работы усилительного элемента, вызывает нестабильность работы самого усилителя. При изменениях напряжения источников питания, нарушении режимов работы усилитель-

НЫх элементов йлй их Параметров возникают медленные Изменения токов, которые через цени гальванической связи передаются на вход усилителя и приводят к изменениям выходного напряжения. Практически эти изменения выходного сигнала неотличимы от изменений, вызванных воздействием полезного сигнала на входе усилителя.

Дрейф нуля и способы его снижения. Изменения выходного напряжения, обусловленные внутренними процессами в усилителе (нестабильностью напряжения источников питания, нестабильностью параметров активных и пассивных элементов схемы, изменениями температуры окружающей среды и т. д.) и не связанные с входным напряжением, называют дрейфом нуля усилителя. Абсолютный дрейф нуля характеризуется максимальным изменением выходного напряжения, если отсутствует сигнал на входе (при замкнутом входе) усилителя за определенный промежуток времени. Напряжение дрейфа, приведенное к входу усилителя, равно отношению напряжения абсолютного дрейфа к коэффициенту усиления усилителя: Е/др.вх=Едр.Бых.макс (.

Приведенное к входу напряжение дрейфа f/др.вх ограничивает минимально различимый входной сигнал; по существу напряжение дрейфа определяет чувствительность усилителя. Для нормальной работы (усилителя напряжение дрейфа не должно превышать заданного минимального напряжения усиливаемого сигнала. Если напряжение дрейфа на входе усилителя окажется того же порядка, что и напряжение сигнала или больше его, то уровень искажений усилителя превысит допустимое значение. Это может вызвать смещение рабочей точки усилителя вне рабочей области характеристик усилительного элемента («дрейф нуля»).

Основными способами уменьшения напряжения дрейфа являются: стабилизация напряжений или тока всех источников питания, влияющих на режим (усилительного каскада; применение глубокой ООС; компенсация температурного дрейфа элементами с нелинейной зависимостью параметров от температуры; применение балансных (мостовых) схем; преобразование постоянного тока в переменный и усиление переменного тока с последующим выпрямлением.

Схемы усилителей постоянного тока. Важными задача.ми при построении схем УПТ являются: согласование потенциалов (на входе усилителя, в точках соединения каскадов и на выходе, при подключении нагрузки), обеспечение стабильности работы при изменениях" режимов и параметров элементов схем. Усилители постоянного тока могут быть одно- и двухтактными.

Однотактная схема УПТ прямого усиления приведена на рис. 21.49, а. В приведенной схеме напряжение сигнала с выхода одного (усилительного элемента непосредственно поступает на вход слс; дующего усилительного элемента. Одновременно с напряжением сигнала на вход следующего усилительного элемента (например, V2) поступает напряжение питания цепи предыдущего транзистора VL Для согласования потенциала коллектора транзистора VI с

Т Т Т >---t-G

-0 5;-

/?5 /?2"

Рис. 21.49. Схема УПТ с непосредственной связью и. параллельного балансного

каскада

потенциалом базы последующего каскада на транзисторе V2 нужно скомпенсировать коллекторное напряжение первого каскада. Для этого в эмиттерную цепь V2 включен резистор Rg2. В этом сл(учае напряжение смещения цепи базы транзистора V2, как следует из схемы (см. рис. 21.49, а), составит С/бэ2=кэ1 + э1-эа-Для получения требуемого значения тока коллектора в транзисторе V2 напряжение Ugz на резисторе Rs2 должно превышать напряжение Ugi на резисторе Rgi. Потенциалы коллекторов последующих транзисторов должны иметь большое значение. Эти требования реализуются уменьшением сопротивлений и увеличением сопротивлений Rg последующих каскадов, т. е. выбором Rk3<Z •<Rk2-<Rki и Ra3>RB2>R3i- При таком выборе резисторов и Rg снижается усиление последующих каскадов. Следует учитывать, что резисторы Ri, R-s2 и Raz в схеме УПТ не только компенсируют коллекторное напряжение, поступающее на базу, но и осуществляют стабилизацию режима транзисторов за счет ООС по току. За счет ООС параметры усилителя {Кб, Ki, /"ex. /"вых) в меньшей степени зависят от параметров транзистора и обладают большей стабильностью при их изменениях. Значение сопротивления Rg последнего каскада обычно выбирают из условий получения необходимой стабильности режима работы, а нужное смещение на базе устанавливают с помощью делителя RoRas или стабилитрона V4, подключаемого в цепь эмиттера (как показано на рис. 21.49, а штриховой линией). Если эмиттерный ток транзистора меньше рабочего тока стабилитрона, в схему для обеспечения его номинального режима дополнительно вводят резистор Ro-

Балансные схемы в сочетании с взаимной компенсацией, глубокой ООС и термокомпенсацией нелинейными элементами позволяют значительно увеличить стабильность УПТ. В большинстве случаев балансные схемы усилителей выполняют ДЕухтактным.и. Для уменьшения дрейфа нуля применяются балансные схемы усилителей параллельного и последовательного типов.

На рис. 21.49, б приведена схема параллельно-балансного каскада. В схеме коллекторные резисторы Ri и /?„2 и внутренние сопротивления транзисторов образуют четыре плеча моста. К одной