Amplificadors de corrent continu: finalitat, tipus, circuits i principi de funcionament

Els amplificadors de corrent continu, com el seu nom indica, no amplifiquen el corrent per si mateixos, és a dir, no generen potència addicional. Aquests dispositius electrònics s'utilitzen per controlar vibracions elèctriques en un determinat rang de freqüències a partir de 0 Hz. Però tenint en compte la forma dels senyals a l'entrada i la sortida de l'amplificador de CC, es pot dir inequívocament que hi ha un senyal d'entrada amplificat a la sortida, però les fonts d'alimentació per als senyals d'entrada i sortida són individuals.

Segons el principi de funcionament, els amplificadors de corrent continu es classifiquen en amplificadors directes i amplificadors convertidors.

Els amplificadors de conversió DC converteixen DC en AC, després amplifiquen i rectifiquen. Això s'anomena guany amb modulació i demodulació - MDM.

Els circuits amplificadors directes no contenen elements reactius, com ara inductors i condensadors, la impedància dels quals depèn de la freqüència. En canvi, hi ha una connexió galvànica directa de la sortida (col·lector o ànode) de l'element amplificador d'una etapa a l'entrada (base o graella) de la següent etapa.Per aquest motiu, un amplificador de guany directe és capaç de passar (amplificar) fins i tot D.C.… Aquests esquemes també són populars en acústica.

Tanmateix, tot i que la connexió galvànica directa es transfereix amb molta precisió entre la caiguda de tensió de les etapes i els canvis de corrent lents, aquesta solució s'associa amb un funcionament inestable de l'amplificador, amb dificultats per establir el mode de funcionament de l'element amplificador.

Quan la tensió de les fonts d'alimentació canvia lleugerament, o el mode de funcionament dels elements de l'amplificador canvia, o els seus paràmetres floten una mica, s'observen immediatament canvis lents en els corrents del circuit, que a través de circuits connectats galvànicament entren al senyal d'entrada. i, en conseqüència, distorsiona la forma del senyal a la sortida. Sovint, aquests canvis de sortida falsos són similars en magnitud als canvis de rendiment causats per un senyal d'entrada normal.

La distorsió de la tensió de sortida pot ser causada per diversos factors. En primer lloc, mitjançant processos interns en els elements de la cadena. Tensió inestable de les fonts d'alimentació, paràmetres inestables dels elements passius i actius del circuit, especialment sota la influència de les caigudes de temperatura, etc. És possible que no estiguin relacionats en absolut amb la tensió d'entrada.

Els canvis en la tensió de sortida causats per aquests factors s'anomenen deriva nul·la de l'amplificador. El canvi màxim de la tensió de sortida en absència d'un senyal d'entrada a l'amplificador (quan l'entrada està tancada) durant un període de temps s'anomena deriva absoluta.

La tensió de deriva referida a l'entrada és igual a la relació entre la deriva absoluta i el guany de l'amplificador donat.Aquesta tensió determina la sensibilitat de l'amplificador ja que limita el senyal d'entrada detectable mínim.

Perquè un amplificador funcioni correctament, la tensió de deriva no ha de superar una tensió mínima predeterminada del senyal a amplificar que s'aplica a la seva entrada. Si la deriva de sortida és del mateix ordre o supera el senyal d'entrada, la distorsió superarà el límit permès per a l'amplificador i el seu punt de funcionament es desplaçarà fora del rang de funcionament adequat de les característiques de l'amplificador ("deriva zero"). .

Per reduir la desviació zero, s'utilitzen els mètodes següents. En primer lloc, s'estabilitzen totes les fonts de tensió i corrent que alimenten les etapes de l'amplificador. En segon lloc, utilitzen una retroalimentació negativa profunda i, en tercer lloc, els esquemes de compensació de la deriva de temperatura s'utilitzen afegint elements no lineals els paràmetres dels quals depenen de la temperatura. En quart lloc, s'utilitzen circuits de pont d'equilibri. Finalment, el corrent continu es converteix en corrent altern, després del qual el corrent altern s'amplifica i es rectifica.

Quan es crea un circuit amplificador de CC, és molt important fer coincidir els potencials a l'entrada de l'amplificador, als punts de connexió de les seves etapes, així com a la sortida de la càrrega. També cal garantir l'estabilitat de les etapes en diferents modes i fins i tot en condicions de paràmetres de circuit flotant.

Els amplificadors de corrent continu són d'un sol extrem i push-pull. Els circuits de guany directe d'un sol tir accepten l'alimentació directa del senyal de sortida d'un element a l'entrada del següent.La tensió del col·lector del primer s'alimenta a l'entrada del transistor següent juntament amb el senyal de sortida del primer element (transistor).

Aquí s'han de fer coincidir els potencials del col·lector del primer i la base del segon transistor, per la qual cosa la tensió del col·lector del primer transistor es compensa amb una resistència. També s'afegeix una resistència al circuit emissor del segon transistor per compensar la tensió base de l'emissor. Els potencials dels col·lectors dels transistors de les etapes posteriors també han de ser elevats, cosa que també s'aconsegueix mitjançant l'ús de resistències coincidents.

En una etapa d'empenta equilibrada en paral·lel, les resistències dels circuits col·lectors i les resistències internes dels transistors formen un pont de quatre braços, una de les diagonals del qual (entre els circuits col·lector-emissor) s'alimenta amb una tensió d'alimentació i la un altre (entre els col·lectors) està connectat a la càrrega. El senyal a amplificar s'aplica a les bases d'ambdós transistors.

Amb resistències de col·lectors iguals i transistors perfectament idèntics, la diferència de potencial entre els col·lectors, en absència de senyal d'entrada, és zero. Si el senyal d'entrada és diferent de zero, aleshores els col·lectors tindran passos potencials iguals en magnitud però de signe oposat. La càrrega entre els col·lectors apareixerà corrent altern en forma de senyal d'entrada repetida, però amb una amplitud més gran.

Aquestes etapes s'utilitzen sovint com a etapes primàries d'amplificadors multietapa o com a etapes de sortida per obtenir voltatge i corrent equilibrats. L'avantatge d'aquestes solucions és que l'efecte de la temperatura en ambdós braços canvia les seves característiques per igual i la tensió de sortida no flota.