Elektronika

Maturitní otázky

STEJNOSMĚRNÉ ZESILOVAČE

28.Stejnosměrné zesilovače

Stejnosměrné zesilovače

Jsou to zesilovače, jejichž dolní mezní kmitočet je nula. Používají se v různých aplikacích lékařské techniky (kardiografy, zesilovače  biopotenciálů), v chemii (měřiče pH) a mnoho dalších aplikací (např. analogové počítače). Navrhují se jako nízkofrekvenční zesilovače, ovšem s galvanickými vazbami mezi stupni, často se u vícestupňových zesilovačů střídají komplementární tranzistory a zisk zesilovačů se vždy stabilizuje silnými zpětnými vazbami.

 Hlavním zdrojem chyb při zesilování stejnosměrných signálů je teplotní nestálost napětí  U_BE  vstupního tranzistoru. Tato nestabilita bývá cca 2mV/°C. Proto se často používá diferenciální zapojení vstupních tranzistorů, v kterém se jejich chyby vzájemně kompenzují, takže výsledná nestálost bývá menší než 100mV. V současné době se pro tyto aplikace používají tzv. operační zesilovače, o kterých bude pojednáno níže, které se nyní vyrábí v integrovaném provedení, takže se používají jako jedna součástka (i když uvnitř obsahují desítky tranzistorů). Např. integrovaný obvod MAA 725 má celkové zesílení bez zpětné vazby 3.10⁶, šířku pásma až do 1MHz a teplotní nestálost vstupního napětí 5mV/K.

 Pro zesilování stejnosměrných napětí pod 1mV se používá tzv. modulační princip zesilovačů, který spočívá v tom, že se vstupní napětí přemění na střídavé, zesiluje se střídavým zesilovačem, který tyto tepelné nestability nezesiluje a na výstupu se výsledné napětí opět usměrní. Přeměna stejnosměrného napětí na střídavé se provádí modulátory a zpět demodulátory. Dříve se používaly vibrační měniče, které ovšem nejsou pro tyto účely, (i když se vyráběly měniče se zlacenými kontakty) přiliž vhodné, protože zanášely do obvodu vlastní rušivé signály. Nyní se s výhodou využívají měniče s tranzistory typu MOSFET nebo se na vstupu používá kmitající kondenzátor. Je to zvláště konstruovaný kondenzátor,  který mění svoji kapacitu v rytmu modulační frekvence. Protože obvod je navržen tak, aby výsledný elektrický náboj byl konstantní, mění se napětí na polepech kondenzátoru v rytmu modulační frekvence. Vyrábí se tyto kondenzátory pro modulační frekvenci až 10 kHz, takže lze zpracovávat signály až do frekvencí stovek Hz.

Darlingtonovo zapojení zesilovačů

 Používá se v případech, kdy vyžadujeme velmi stabilní a velké proudové zesílení. Je to v obvodech s velkou vstupní a malou výstupní impedancí. Často se používá i pro koncové zesilovací stupně. Darlingtonovo zapojení si lze představit jako jeden tranzistor, pracující v zapojení SE, SB nebo SC. Velmi často je používané zapojení se společným emitorem, které je uvedeno na obr.

 Jeho výhodou je velký vstupní odpor způsobený malým proudem prvního tranzistoru, velkou strmostí, danou kolektorovým proudem druhého tranzistoru a velkým proudovým zesilovacím činitelem, daným přibližně součinem dílčích proudových zesilovacích činitelů jednotlivých tranzistorů.

 Jsou známy i kombinace, že jako první se používá unipolární tranzistor JFET, nebo zapojení pomocí komplementárních tranzistorů.

                   Zapojení aplikované do stabilizátorů napětí a regulovaných zdrojů napětí. Jeho proudové zesílení je prakticky rovno jedné.