VIII.2. Усилители постоянного тока прямого усиления.

Так как УПТ должен усиливать как переменную, так и постоянную составляющие входного сигнала, в его цепях нельзя применять электрические детали, сопротивление которых зависит от частоты в области низких и средних частот – конденсаторы, дроссели, трансформаторы. Здесь пригодны лишь детали, сопротивление которых в полосе частот от f_Н = 0 до f_СР практически неизменно.

В транзисторных УПТ прямого усиления применяется схема прямой (непосредственной) межкаскадной связи, в которой коллектор предыдущего каскада непосредственно соединяют с базой следующего. На рис.8.1 показана схема УПТ с непосредственной связью между каскадами.

Рис.8.1. Усилитель постоянного тока с прямой связью.

Для создания между базой и эмиттером второго и третьего транзисторов напряжения смещения, требуемого для получения нужного тока коллектора, падение напряжения на эмиттерном резисторе R_Э следующего транзистора создают больше падения напряжения на R_Э предыдущего.

Стабилизацию точек покоя транзисторов осуществляют резисторами R_Э1, R_Э2, R_Э3. Эти резисторы создают в каждом каскаде местную ООС по току, снижающую усиление. Вследствие возрастающего падения напряжения на эмиттерных резисторах глубина ООС увеличивается в каждом последующем каскаде, в результате чего усиление третьего каскада обычно получается небольшим, а построение усилителя типа рис.8.1 с числом каскадов больше трёх оказывается нецелесообразным. Делитель напряжения R₁R₂ компенсирует падение напряжения, поступающее на источник сигнала с резистора R_Д2, и сохраняет смещение на входе транзистора VT₁ неизменным при изменении внутреннего сопротивления источника сигнала. Делитель R¢₁R¢₂ компенсирует постоянную составляющую напряжения, поступающую на нагрузку усилителя с коллектора транзистора VT₃ при отсутствии сигнала на входе. Для улучшения стабильности показателей такого усилителя в схему обычно вводят ООС, охватывающую все три каскада, для чего верхние концы резисторов R₁ и R_Д1 присоединяют не к минусу источника питания (рис.8.1), а к коллектору транзистора VT₃.

При симметричном (двухтактном) построении схемы рис.8.1 и включении стабилизирующих режим транзисторов резисторов R_Э в общие провода эмиттеров каждого из каскадов местные ООС по току в каскадах устраняются, в результате чего все каскады такого усилителя дают полное усиление. Поэтому симметричные схемы УПТ с прямой связью оказываются наиболее простыми, удобными и надёжными в ИМС.

Недостатки несимметричного варианта схемы УПТ с прямой межкаскадной связью:

1. Низкий коэффициент усиления второго и третьего каскадов;

2. Отсутствие общего провода между входной и выходной цепями, необходимого при наличии общей точки между источником сигнала и нагрузкой. (Попытка создать этот общий провод сразу же шунтирует либо R₂, либо R¢₂).

Эти недостатки отсутствуют у УПТ с потенциометрической межкаскадной связью, где компенсация постоянного потенциала, поступающего с выходного электрода предыдущего каскада на вход следующего, осуществляется дополнительным источником постоянного напряжения Е_Д через делители напряжения (потенциометры), состоящие из резисторов R_П и R_C (рис.8.2).

Рис. 8.2. Усилитель постоянного тока с потенциометрической связью.

Резисторы и конденсаторы в цепях эмиттеров здесь ставятся для стабилизации режима и высокочастотной коррекции, применяемой обычно в широкополосных каскадах.

Частотная характеристика на верхних частотах у каскадов с прямой и потенциометрической связью не отличается от характеристик резистивного каскада.

Недостатки схемы УПТ с потенциометрической связью между каскадами:

1. Большее, чем в УПТ с прямой межкаскадной связью, количество резисторов;

2. Меньшие коэффициенты усиления по току и напряжению (в 1,5 ¸ 2 раза) по сравнению с обычным резистивным каскадом из-за потерь тока и напряжения сигнала в потенциометре R_ПR_С.