Bộ khuếch đại DC - mục đích, loại, mạch và nguyên tắc hoạt động

Bộ khuếch đại DC, như tên cho thấy, không khuếch đại dòng điện, nghĩa là chúng không tạo ra nguồn điện bổ sung. Các thiết bị điện tử này được sử dụng để kiểm soát các rung động điện trong một dải tần số nhất định bắt đầu từ 0 Hz. Nhưng nhìn vào hình dạng của các tín hiệu ở đầu vào và đầu ra của bộ khuếch đại DC, có thể khẳng định chắc chắn rằng có một tín hiệu đầu vào được khuếch đại ở đầu ra, nhưng các nguồn năng lượng cho tín hiệu đầu vào và đầu ra là riêng lẻ.

Theo nguyên tắc hoạt động, bộ khuếch đại DC được phân thành bộ khuếch đại trực tiếp và bộ khuếch đại chuyển đổi.

Bộ khuếch đại chuyển đổi DC chuyển đổi DC thành AC, sau đó khuếch đại và chỉnh lưu. Điều này được gọi là độ lợi với điều chế và giải điều chế — MDM.

Các mạch khuếch đại trực tiếp không chứa các phần tử phản kháng, chẳng hạn như cuộn cảm và tụ điện, có trở kháng phụ thuộc vào tần số. Thay vào đó, có một kết nối điện trực tiếp của đầu ra (bộ thu hoặc cực dương) của phần tử bộ khuếch đại của một giai đoạn với đầu vào (cơ sở hoặc lưới) của giai đoạn tiếp theo.Vì lý do này, bộ khuếch đại khuếch đại trực tiếp có thể truyền (khuếch đại) ngay cả D.C.… Đề án như vậy cũng phổ biến trong âm học.

Tuy nhiên, mặc dù kết nối điện trực tiếp chuyển rất chính xác giữa sự sụt giảm điện áp của các giai đoạn và sự thay đổi dòng điện chậm, giải pháp như vậy có liên quan đến hoạt động không ổn định của bộ khuếch đại, với những khó khăn trong việc thiết lập chế độ hoạt động của phần tử bộ khuếch đại.

Khi điện áp của nguồn điện thay đổi một chút hoặc chế độ hoạt động của các phần tử bộ khuếch đại thay đổi hoặc các thông số của chúng trôi nổi một chút, thì ngay lập tức quan sát thấy sự thay đổi chậm của dòng điện trong mạch, tín hiệu đầu vào thông qua các mạch được kết nối bằng điện. và do đó làm biến dạng hình dạng của tín hiệu ở đầu ra. Thường thì những thay đổi đầu ra giả này có độ lớn tương tự như những thay đổi hiệu suất do tín hiệu đầu vào bình thường gây ra.

Biến dạng điện áp đầu ra có thể được gây ra bởi nhiều yếu tố. Trước hết là thông qua các quy trình nội bộ trong các yếu tố của chuỗi. Điện áp nguồn không ổn định, các thông số không ổn định của các phần tử thụ động và chủ động của mạch, đặc biệt là dưới tác động của nhiệt độ giảm, v.v. Chúng có thể không liên quan gì đến điện áp đầu vào.

Những thay đổi về điện áp đầu ra do các yếu tố này gây ra được gọi là độ trôi vô cực của bộ khuếch đại. Sự thay đổi tối đa của điện áp đầu ra khi không có tín hiệu đầu vào đến bộ khuếch đại (khi đầu vào đóng) trong một khoảng thời gian được gọi là độ trôi tuyệt đối.

Điện áp trôi được gọi là đầu vào bằng tỷ lệ giữa độ trôi tuyệt đối với mức tăng của bộ khuếch đại đã cho.Điện áp này xác định độ nhạy của bộ khuếch đại vì nó giới hạn tín hiệu đầu vào tối thiểu có thể phát hiện được.

Để bộ khuếch đại hoạt động bình thường, điện áp trôi dạt không được vượt quá điện áp tối thiểu được xác định trước của tín hiệu được khuếch đại được áp dụng cho đầu vào của nó. Nếu độ lệch đầu ra cùng thứ tự với hoặc vượt quá tín hiệu đầu vào, thì độ méo sẽ vượt quá giới hạn cho phép đối với bộ khuếch đại và điểm vận hành của nó sẽ bị dịch chuyển ra khỏi phạm vi hoạt động phù hợp của các đặc tính của bộ khuếch đại («độ lệch về không») .

Để giảm độ lệch về không, các phương pháp sau được sử dụng. Đầu tiên, tất cả các nguồn điện áp và dòng điện cấp cho các tầng khuếch đại đều được ổn định. Thứ hai, chúng sử dụng phản hồi âm sâu Thứ ba, các sơ đồ bù độ lệch nhiệt độ được sử dụng bằng cách thêm các phần tử phi tuyến tính có tham số phụ thuộc vào nhiệt độ. Thứ tư, mạch cầu cân bằng được sử dụng. Cuối cùng, dòng điện một chiều được chuyển đổi thành dòng điện xoay chiều, sau đó dòng điện xoay chiều được khuếch đại và chỉnh lưu.

Khi tạo mạch khuếch đại DC, điều rất quan trọng là phải khớp các điện thế ở đầu vào của bộ khuếch đại, tại các điểm kết nối của các giai đoạn của nó, cũng như ở đầu ra của tải. Cũng cần đảm bảo sự ổn định của các khâu ở các chế độ khác nhau và kể cả trong điều kiện mạch thả nổi các thông số.

Bộ khuếch đại DC là loại một đầu và kéo đẩy. Các mạch khuếch đại trực tiếp một lần chấp nhận việc cấp trực tiếp tín hiệu đầu ra từ một phần tử đến đầu vào của phần tử tiếp theo.Điện áp của bộ thu đầu tiên được đưa đến đầu vào của bóng bán dẫn tiếp theo cùng với tín hiệu đầu ra từ phần tử đầu tiên (bóng bán dẫn).

Ở đây, tiềm năng của bộ thu của bóng bán dẫn thứ nhất và đế của bóng bán dẫn thứ hai phải được khớp với điện áp của bộ thu của bóng bán dẫn thứ nhất được bù bằng một điện trở. Một điện trở cũng được thêm vào mạch bộ phát của bóng bán dẫn thứ hai để bù điện áp bộ phát cơ sở. Tiềm năng trên các bộ thu của các bóng bán dẫn của các giai đoạn tiếp theo cũng phải cao, điều này cũng đạt được bằng cách sử dụng các điện trở phù hợp.

Trong giai đoạn đẩy cân bằng song song, điện trở của mạch thu và điện trở trong của bóng bán dẫn tạo thành cầu bốn nhánh, một trong các đường chéo của cầu (giữa mạch thu-phát) được cung cấp điện áp nguồn và khác (giữa các bộ thu) được kết nối với tải. Tín hiệu được khuếch đại được áp dụng cho các đế của cả hai bóng bán dẫn.

Với các điện trở bộ thu bằng nhau và các bóng bán dẫn hoàn toàn giống hệt nhau, sự khác biệt tiềm năng giữa các bộ thu, trong trường hợp không có tín hiệu đầu vào, bằng không. Nếu tín hiệu đầu vào khác không, thì các bộ thu sẽ có các bước tiềm năng có độ lớn bằng nhau nhưng ngược dấu. Tải giữa các bộ thu sẽ xuất hiện dòng điện xoay chiều ở dạng tín hiệu đầu vào lặp lại, nhưng với biên độ lớn hơn.

Các tầng như vậy thường được sử dụng làm tầng sơ cấp của bộ khuếch đại nhiều tầng hoặc làm tầng đầu ra để thu được điện áp và dòng điện cân bằng. Ưu điểm của các giải pháp này là tác động của nhiệt độ lên cả hai nhánh làm thay đổi đặc tính của chúng như nhau và điện áp đầu ra không bị thả nổi.