Alalisvooluvõimendid - eesmärk, tüübid, ahelad ja tööpõhimõte

Alalisvooluvõimendid, nagu nimigi ütleb, iseenesest voolu ei võimenda, st ei tooda lisavõimsust. Neid elektroonilisi seadmeid kasutatakse elektriliste vibratsioonide juhtimiseks teatud sagedusvahemikus alates 0 Hz. Aga vaadates signaalide kuju DC võimendi sisendis ja väljundis, võib ühemõtteliselt väita, et väljundis on võimendatud sisendsignaal, kuid sisend- ja väljundsignaalide toiteallikad on individuaalsed.

Tööpõhimõtte kohaselt liigitatakse alalisvooluvõimendid otsevõimenditeks ja muundurvõimenditeks.

Alalisvoolu muundamisvõimendid muudavad alalisvoolu vahelduvvooluks, seejärel võimendavad ja alaldavad. Seda nimetatakse võimenduseks modulatsiooni ja demodulatsiooniga — MDM.

Otsevõimendi ahelad ei sisalda reaktiivelemente, nagu induktiivpoolid ja kondensaatorid, mille impedants sõltub sagedusest. Selle asemel on ühe astme võimendielemendi väljundi (kollektor või anood) otsene galvaaniline ühendus järgmise astme sisendiga (baas või võrk).Sel põhjusel on otsese võimendusega võimendi võimeline läbima (võimendama) ühtlaselt D.C.… Sellised skeemid on populaarsed ka akustikas.

Kuigi galvaaniline otseühendus edastab väga täpselt astmete pingelanguse ja aeglaste voolumuutuste vahel, on selline lahendus seotud võimendi ebastabiilse tööga, millega kaasneb raskusi võimendielemendi töörežiimi kehtestamisel.

Kui toiteallikate pinge veidi muutub või võimendi elementide töörežiim muutub või nende parameetrid veidi ujuvad, siis täheldatakse koheselt vooluahela aeglaseid muutusi, mis galvaaniliselt ühendatud ahelate kaudu sisenevad sisendsignaali. ja vastavalt moonutada signaali kuju väljundis. Sageli on need võltsväljundi muutused suurusjärgus sarnased normaalse sisendsignaali põhjustatud jõudluse muutustega.

Väljundpinge moonutusi võivad põhjustada mitmesugused tegurid. Esiteks läbi sisemiste protsesside ahela elementides. Toiteallikate ebastabiilne pinge, ahela passiivsete ja aktiivsete elementide ebastabiilsed parameetrid, eriti temperatuurilanguste mõjul jne. Need ei pruugi olla sisendpingega üldse seotud.

Nende tegurite poolt põhjustatud muutusi väljundpinges nimetatakse võimendi nulltriiviks. Väljundpinge maksimaalset muutust võimendi sisendsignaali puudumisel (kui sisend on suletud) teatud aja jooksul nimetatakse absoluutseks triiviks.

Sisendile viidatud triivipinge võrdub absoluutse triivi ja antud võimendi võimenduse suhtega.See pinge määrab võimendi tundlikkuse, kuna see piirab minimaalset tuvastatavat sisendsignaali.

Võimendi nõuetekohaseks tööks ei tohi triivpinge ületada võimendatava signaali etteantud minimaalset pinget, mis selle sisendile rakendatakse. Kui väljundi triiv on sisendsignaaliga samas suurusjärgus või ületab seda, ületab moonutus võimendi jaoks lubatud piiri ja selle tööpunkt nihutatakse võimendi karakteristikute piisavast tööpiirkonnast välja («nulltriiv») .

Nullhälbe vähendamiseks kasutatakse järgmisi meetodeid. Esiteks stabiliseeritakse kõik võimendi astmeid toidavad pinge- ja vooluallikad. Teiseks kasutavad nad sügavat negatiivset tagasisidet Kolmandaks kasutatakse temperatuuri triivi kompenseerimise skeeme, lisades mittelineaarseid elemente, mille parameetrid sõltuvad temperatuurist. Neljandaks kasutatakse tasakaalustavaid sillaahelaid. Lõpuks muundatakse alalisvool vahelduvvooluks, misjärel vahelduvvool võimendatakse ja alaldatakse.

Alalisvooluvõimendi vooluringi loomisel on väga oluline sobitada potentsiaalid nii võimendi sisendis, selle astmete ühenduspunktides kui ka koormuse väljundis. Samuti on vaja tagada astmete stabiilsus erinevates režiimides ja isegi ujuvahela parameetrite tingimustes.

Alalisvooluvõimendid on ühe otsaga ja push-pull. Ühekordsed otsevõimendusahelad aktsepteerivad väljundsignaali otsesöötmist ühest elemendist järgmise sisendisse.Esimese kollektori pinge suunatakse järgmise transistori sisendisse koos esimese elemendi (transistori) väljundsignaaliga.

Siin tuleb sobitada esimese ja teise transistori kollektori potentsiaalid, mille puhul esimese transistori kollektori pinge kompenseeritakse takistiga. Teise transistori emitteri ahelasse lisatakse ka takisti, et kompenseerida baasemitteri pinget. Ka järgnevate astmete transistoride kollektorite potentsiaalid peavad olema kõrged, mis saavutatakse samuti sobivate takistite kasutamisega.

Paralleelselt tasakaalustatud tõukeastmes moodustavad kollektorahelate takistid ja transistoride sisetakistused nelja haruga silla, mille üks diagonaalidest (kollektor-emitter ahelate vahel) on varustatud toitepingega ja muu (kollektorite vahel) on ühendatud koormusega . Võimendatav signaal suunatakse mõlema transistori alustele.

Võrdsete kollektortakistite ja täiesti identsete transistoride korral on kollektorite potentsiaalide erinevus sisendsignaali puudumisel null. Kui sisendsignaal on nullist erinev, on kollektorite potentsiaalsed sammud võrdse suurusega, kuid vastupidised. Kollektorite vaheline koormus ilmneb vahelduvvooluna korduva sisendsignaali kujul, kuid suurema amplituudiga.

Selliseid astmeid kasutatakse sageli mitmeastmeliste võimendite primaarastmetena või väljundastmetena tasakaalustatud pinge ja voolu saamiseks. Nende lahenduste eeliseks on see, et temperatuuri mõju mõlemale õlale muudab nende omadusi võrdselt ja väljundpinge ei uju.