直流放大器通常用于測量儀器。
在高精度電位測量和生物電和物理電測量中(參見生物醫(yī)學(xué)核電子儀器),電信號往往很弱并且緩慢變化,包含直流分量,這些分量被放大以便于檢測,記錄和處理。
此外,在許多情況下,被測信號源的內(nèi)阻很高,要求放大器具有高增益和高輸入阻抗。
具有這種特性的DC放大器也適合作為運(yùn)算放大器。
直接耦合的晶體管或管放大器可用作DC放大器。
這種類型的放大器也由直流電源供電。
當(dāng)沒有信號輸入時(shí),理想DC放大器的輸出電位應(yīng)為零或稱為放大器DC零的參考電位。
然而,實(shí)際上,該參考電位隨著電源電壓的波動(dòng)和諸如溫度的環(huán)境因素和電子元件和器件的老化的變化而隨著放大器特性的變化而變化。
因此,放大器的輸出不可避免地包含稱為零漂移的未固定誤差。
在多級放大器直接耦合的情況下,前級的零漂移由后續(xù)級逐漸放大,結(jié)果與放大的有用信號混淆,影響放大器的性能。
最大化零漂移是DC放大器設(shè)計(jì)的重要目標(biāo)。
有許多類型的DC放大器。
直接耦合的單管放大器是最簡單的。
這種放大器的缺點(diǎn)是零漂移很大。
使用一對晶體管或場效應(yīng)晶體管的差分放大器是具有小零漂移的DC放大器,其通常用于集成運(yùn)算放大器的輸入和中間級。
斬波器直流放大器也常用于測量儀器。
雙通道斬波器DC放大器的原理圖。
它由一個(gè)斬波通道,一個(gè)高頻通道和一個(gè)主放大器組成。
DC分量(包括緩慢變化的分量)和測量信號的高頻分量分別由斬波器通道和高頻通道處理,然后由主放大器加上。
在斬波器通道的信號被放大之前,首先將其“切斷”。
在AC放大之后,通過解調(diào)器將其恢復(fù)為DC。
AC放大器和低通濾波器不會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。
只要斬波器“打開”即可。
和“關(guān)閉”不引入殘余電壓和漏電流,整個(gè)放大器基本不會(huì)產(chǎn)生零漂移。
高頻通道允許具有較高信號頻率的元件直接通過主放大器輸出,這可以補(bǔ)償和加寬頻帶。
斬波器的質(zhì)量會(huì)影響DC放大器的性能。
早期的機(jī)械振動(dòng)器斬波器具有理想的開關(guān)特性,但工作頻率僅為幾百Hz,壽命短。
現(xiàn)代的斬波器主要由場效應(yīng)晶體管組成,具有良好的性能并被廣泛使用。
作為運(yùn)算放大器,斬波器DC放大器在模擬計(jì)算機(jī)中發(fā)揮了重要作用,后來用于高精度測試系統(tǒng)。
集成運(yùn)算放大器可直接用于線性直流放大,并得到廣泛應(yīng)用。
通常使用的DC放大電路是單端DC放大器,差分DC放大器,調(diào)制DC放大器等。
1.單端直流放大器單端直流放大器需要解決級間直流電平配置問題。
使用電阻Re2下拉BG2的發(fā)射極電位以滿足DC電平配置要求(即,讓Ube2 = Uc1-Ue2)。
使用D1和D2。
級別配置。
BG2和BG3的偏置電壓分別為Ube2 = 0.3伏和Ube3 = 0.45伏。
D3起到保護(hù)作用,以避免BG1底座上的背壓過大。
如果輸出電壓的前級和末級的輸入電壓差別很大,則可以使用硅調(diào)節(jié)器的穩(wěn)定電壓代替硅二極管。
下面的圖C的電路使用較大的Rc1,Rc2來增加集電極電壓,以實(shí)現(xiàn)前級和后級的DC電平的配置。
下圖D的電路由PNP(BG1和BG3)和NPN(BG2)的相反極性電平配置。
BG1的輸出電流是BG2的輸入電流,BG2的輸出電流是BG2的輸出電流是BG3。
輸入電流更好地實(shí)現(xiàn)級間耦合。
上述四個(gè)電路的最大缺點(diǎn)是零點(diǎn)漂移很大。
2.差動(dòng)DC放大器它由一對具有與BG1和BG2相同特性的晶體管組成,電路元件也是對稱的。
輸入信號為Ui1和Ui2;單端輸出信號分別為Uc1和Uc2;雙端輸出是UC1和UC2之間的差異,即UO = UC1-UC2。
差分電路具有以下特性:●能夠抑制零漂移。
●具有在共模輸入時(shí)抑制放大的能力。
●具有輸入差分模式時(shí)的放大能力。
●能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。