直流放大器常用于測(cè)量儀表。在高精度電位測(cè)量和生物電與物理電測(cè)量中(見生物醫(yī)學(xué)核電子儀器),電信號(hào)往往很弱,而且變化緩慢,含有直流成分,經(jīng)放大后才便于檢測(cè)、記錄和處理。此外,在許多情況下,被測(cè)信號(hào)源的內(nèi)阻高,要求放大器具有高增益和高輸入阻抗。具有這種特性的直流放大器也適合用作運(yùn)算放大器。 直接耦合的晶體管或電子管放大器都可作為直流放大器。這類放大器也靠直流電源供電。當(dāng)無信號(hào)輸入時(shí),理想的直流放大器的輸出電位應(yīng)該是零、或者是一個(gè)稱之為放大器直流零點(diǎn)的參考電位。但是實(shí)際上,由于電源電壓的波動(dòng)和諸如溫度等環(huán)境因素的改變,以及電子元件、器件的老化,這個(gè)參考電位會(huì)隨放大器特性參數(shù)的改變而發(fā)生變化。這樣,放大器的輸出中就不可避免地含有一個(gè)稱為零點(diǎn)漂移的不固定誤差。在多級(jí)放大器直接耦合的情況下,前級(jí)的零點(diǎn)漂移會(huì)被后面各級(jí)漸次放大,結(jié)果便會(huì)與被放大的有用信號(hào)相混淆,影響放大器的性能。最大限度地克服零點(diǎn)漂移,是直流放大器設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要目標(biāo)。 直流放大器的類型很多。直接耦合的單管放大器是最簡(jiǎn)單的一種。這種放大器的缺點(diǎn)是零點(diǎn)漂移大。利用成對(duì)晶體管或場(chǎng)效應(yīng)晶體管構(gòu)成的差分放大器是一種零點(diǎn)漂移較小的直流放大器,常用于集成運(yùn)算放大器的輸入級(jí)和中間級(jí)。在測(cè)量儀器中還常用斬波式直流放大器。 雙通道斬波式直流放大器的原理圖。它由斬波通道、高頻通道和主放大器三部分組成。被測(cè)信號(hào)中的直流分量(包括緩變分量)和高頻分量,分別經(jīng)斬波通道和高頻通道處理后由主放大器相加。經(jīng)過斬波通道的信號(hào)在被放大之前,先被“斬切”成方波,經(jīng)交流放大以后再由解調(diào)器恢復(fù)為直流。交流放大器和低通濾波器不會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移,只要斬波器的“通”、“斷”不引入殘存電壓和漏電流,整個(gè)放大器基本上不會(huì)產(chǎn)生零點(diǎn)漂移。高頻通道使信號(hào)頻率較高的分量直接經(jīng)主放大器輸出,能起補(bǔ)償和加寬頻帶的作用。斬波器的好壞對(duì)直流放大器的性能影響很大。早期的機(jī)械振子斬波器具有理想的開關(guān)特性,但工作頻率只有幾百赫,而且壽命短。現(xiàn)代的以場(chǎng)效應(yīng)晶體管為主構(gòu)成的斬波器具有良好的性能,得到了廣泛的應(yīng)用。 斬波式直流放大器作為運(yùn)算放大器,曾在模擬計(jì)算機(jī)中發(fā)揮過重要作用,后來主要用于高精度的測(cè)試系統(tǒng)。集成式運(yùn)算放大器可以直接用于線性直流放大,使用比較廣泛。
直流放大器種類
常用的直流放大電路有單端式直流放大器、差動(dòng)式直流放大器、調(diào)制型直流放大器等。 1、單端式直流放大器 單端式直流放大器需要解決級(jí)間直流電平配置問題,利用電阻Re2拉低BG2的射極電位以滿足直流電平配置要求(即令Ube2=Uc1-Ue2).利用D1及D2作電平配置。使BG2、BG3的偏聽偏信置電壓分別為Ube2=0.3伏、Ube3=0.45伏。D3起保護(hù)作用,避免使BG1基極受到過大的反壓,如果前級(jí)輸出電壓主和后級(jí)輸入電壓相差較大,可以利用硅穩(wěn)壓管的穩(wěn)定電壓來代替硅二極管的作用。下圖C的電路是利用較大的Rc1、Rc2來提高集電極電壓,以實(shí)現(xiàn)前后級(jí)直流電平的配置。下圖D的電路是利用PNP(BG1和BG3)與NPN(BG2)的極性相反來進(jìn)行電平配置于,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,較好地實(shí)現(xiàn)了級(jí)間耦合,上述四種電路的最大缺點(diǎn)是零點(diǎn)漂移大。 2、差動(dòng)式直流放大器 它是由BG1、BG2一對(duì)特性相同的晶體管組成,而且電路元件也都是對(duì)稱的。輸入信號(hào)人別為Ui1、Ui2;單端輸出信號(hào)分別是Uc1、Uc2;雙端輸出為UC1與UC2之差,即UO=UC1-UC2。差動(dòng)電路具有下列特點(diǎn):
●具有抑制零點(diǎn)漂移能力
●共模輸入時(shí),具有抑制放大能力
●差模輸入時(shí),具有放大能力
●具有穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)的能力