Балансный УПТ на транзисторах

Для уменьшения дрейфа нуля используют параллельно – балансные УПТ которые состоят из двух одинаковых каскадов параллельного подключенных к источнику питания Ек. Перед началом работы, УПТ балансируют так чтобы потенциал входов Uвх1 и Uвх2 и выхода Uвых были попарно одинаковы. Это состояние соответствует отсутствию входного сигнала.

Коллекторные цепи транзисторов образуют мост верхними плечами которого являются резисторы Rк1 и Rк2 одинаковых сопротивлений, а нижними – промежутки коллектор – эмиттер транзисторов VT1 и VT2 включенные последовательно резистору Rэ сопротивление которого обычно невелико.

б2

б1

б1

б2

Под действием входного сигнала базовый ток транзистора VT1 уменьшается, при этом сопротивление его промежутка коллектор-эмиттер увеличивается, одновременно базовый ток транзистора VT2 увеличивается, а сопротивление его промежутка коллектор – эмиттер уменьшается. Баланс моста нарушается, на выходе системы появляется сигнал. Входной сигнал противоположной полярности вызывает появление на выходе схемы сигнала так же противоположной полярности.

Таким образом, выходной сигнал содержит информацию не только о значении выходного сигнала, но и его знаке.

Для повышения стабильности балансного УПТ в схему включают резисторы Rо, за счёт которых достигается большая стабильность режимов транзисторов за счёт действия ООС по току, и так же для выравнивания неодинаковых сопротивлений эмиттерных областей транзисторов.

Резистор Rэ предназначен для эмиттерной стабилизации рабочих точек транзисторов, что снижает дрейф нуля.

Напряжение источника Eк подбирают так, чтоб потенциалы эмиттеров были близки к нулю, а сами транзисторы находились в активном режиме.

Переменный резистор Rп используется для установки напряжение на нагрузке при отсутствии входного сигнала.

Значительное снижение дрейфа нуля достигается в балансном УПТ интегрального исполнения. Транзисторы изготавливаются в едином технологическом цикле и в одних и тех же условия. Параметры почти идеально идентичны и в процессе работы их рабочая температура одинакова.

Коэффициент усиления балансного УПТ.

К= Uвых/Uвх, где Uвы=Uвх1-Uвх2; так как балансный усилитель усиливает разность напряжений Uвх1 – Uвх2 то по-другому его называют дифференциальным усилителем. Если на вход дифференциального усилителя подать одинаковые напряжения (синфазные), то в идеальном случае, т.е. при идеальной балансировке схемы Uвых = 0.

б2

б1

б1

б2

.

При использовании обычного резистора его нельзя брать высоомным. Так как через Rэ протекают токи обоих транзисторов, что создаёт большое падение напряжения постоянного тока, и что бы сохранить токи Iко1 и Iко2 на заданном уровне необходимо увеличить напряжение Eк, но это экономически нецелесообразно, так как на Rэ будет расходоваться большая тепловая мощность, что снизит КПД. Для устранения этого недостатка вместо резистора Rэ включают транзистор по схеме с ОЭ с фиксированным напряжением на базе.

Такой транзистор выполняет роль стабилизатора тока («генератор стабильного тока») имеющий большое сопротивление для переменного тока (десятки – сотни Мом) и малое сопротивление постоянному току (единицы кОм). Задача получения стабильного тока может заключается в том, что при изменении напряжения в широких пределах ток остаётся постоянным. За счёт большого сопротивления VT3 для переменного тока образуется глубокая ООС по току, что снижает коэффициент усиления синфазного сигнала транзисторов VT1 и VT2 ослабляя синфазные помехи в тысячи раз.