Amplificadores de CC: propósito, tipos, circuitos y principio de funcionamiento.

Los amplificadores de CC, como su nombre indica, no amplifican la corriente per se, es decir, no generan potencia adicional. Estos dispositivos electrónicos se utilizan para controlar vibraciones eléctricas en un cierto rango de frecuencia a partir de 0 Hz. Pero al observar la forma de las señales en la entrada y salida del amplificador de CC, se puede decir inequívocamente que hay una señal de entrada amplificada en la salida, pero las fuentes de alimentación para las señales de entrada y salida son individuales.

Según el principio de funcionamiento, los amplificadores de CC se clasifican en amplificadores directos y amplificadores convertidores.

Los amplificadores de conversión de CC convierten CC a CA, luego amplifican y rectifican. Esto se denomina ganancia con modulación y demodulación: MDM.

Los circuitos amplificadores directos no contienen elementos reactivos, como inductores y condensadores, cuya impedancia depende de la frecuencia. En cambio, existe una conexión galvánica directa de la salida (colector o ánodo) del elemento amplificador de una etapa a la entrada (base o rejilla) de la siguiente etapa.Por esta razón, un amplificador de ganancia directa puede pasar (amplificar) incluso CORRIENTE CONTINUA.… Tales esquemas también son populares en acústica.

Sin embargo, aunque la conexión galvánica directa transfiere con mucha precisión entre la caída de voltaje de las etapas y los cambios lentos de corriente, tal solución está asociada con un funcionamiento inestable del amplificador, con dificultades para establecer el modo de funcionamiento del elemento amplificador.

Cuando el voltaje de las fuentes de alimentación cambia ligeramente, o el modo de operación de los elementos del amplificador cambia, o sus parámetros flotan un poco, inmediatamente se observan cambios lentos en las corrientes en el circuito, que a través de circuitos conectados galvánicamente ingresan a la señal de entrada y en consecuencia distorsionar la forma de la señal en la salida. A menudo, estos cambios de salida espurios son similares en magnitud a los cambios de rendimiento causados ​​por una señal de entrada normal.

La distorsión del voltaje de salida puede ser causada por una variedad de factores. En primer lugar, a través de procesos internos en los elementos de la cadena. Voltaje inestable de las fuentes de alimentación, parámetros inestables de los elementos pasivos y activos del circuito, especialmente bajo la influencia de caídas de temperatura, etc. Es posible que no estén relacionados con el voltaje de entrada en absoluto.

Los cambios en el voltaje de salida causados ​​por estos factores se denominan deriva nula del amplificador. El cambio máximo en el voltaje de salida en ausencia de una señal de entrada al amplificador (cuando la entrada está cerrada) durante un período de tiempo se denomina deriva absoluta.

El voltaje de deriva referido a la entrada es igual a la relación entre la deriva absoluta y la ganancia del amplificador dado.Este voltaje determina la sensibilidad del amplificador ya que limita la señal de entrada mínima detectable.

Para que un amplificador funcione correctamente, el voltaje de deriva no debe exceder un voltaje mínimo predeterminado de la señal a amplificar que se aplica a su entrada. Si la deriva de salida es del mismo orden que la señal de entrada o la supera, la distorsión superará el límite permitido por el amplificador y su punto de funcionamiento se desplazará fuera del rango de funcionamiento adecuado a las características del amplificador («deriva cero»). .

Para reducir la desviación cero, se utilizan los siguientes métodos. Primero, se estabilizan todas las fuentes de voltaje y corriente que alimentan las etapas del amplificador. Segundo, usan retroalimentación negativa profunda.Tercero, los esquemas de compensación de deriva de temperatura se usan agregando elementos no lineales cuyos parámetros dependen de la temperatura. En cuarto lugar, se utilizan circuitos de puente de equilibrio. Finalmente, la corriente continua se convierte en corriente alterna, después de lo cual la corriente alterna se amplifica y rectifica.

Al crear un circuito amplificador de CC, es muy importante hacer coincidir los potenciales en la entrada del amplificador, en los puntos de conexión de sus etapas, así como en la salida de la carga. También es necesario asegurar la estabilidad de las etapas en diferentes modos e incluso en condiciones de parámetros de circuito flotante.

Los amplificadores de CC son de un solo extremo y de contrafase. Los circuitos de ganancia directa de un disparo aceptan la alimentación directa de la señal de salida de un elemento a la entrada del siguiente.El voltaje del colector del primero se alimenta a la entrada del siguiente transistor junto con la señal de salida del primer elemento (transistor).

Aquí deben coincidir los potenciales del colector del primero y la base del segundo transistor, por lo que la tensión del colector del primer transistor se compensa con una resistencia. También se agrega una resistencia al circuito emisor del segundo transistor para compensar el voltaje base del emisor. Los potenciales en los colectores de los transistores de las etapas posteriores también deben ser altos, lo que también se logra mediante el uso de resistencias de adaptación.

En una etapa de empuje balanceada en paralelo, las resistencias de los circuitos colectores y las resistencias internas de los transistores forman un puente de cuatro brazos, una de cuyas diagonales (entre los circuitos colector-emisor) recibe un voltaje de alimentación, y el otro (entre los colectores) está conectado a la carga. La señal a amplificar se aplica a las bases de ambos transistores.

Con resistencias de colector iguales y transistores perfectamente idénticos, la diferencia de potencial entre los colectores, en ausencia de una señal de entrada, es cero. Si la señal de entrada es distinta de cero, entonces los colectores tendrán pasos potenciales de igual magnitud pero de signo opuesto. La carga entre los colectores aparecerá como corriente alterna en forma de una señal de entrada repetitiva, pero con una amplitud mayor.

Tales etapas se utilizan a menudo como etapas primarias de amplificadores multietapa o como etapas de salida para obtener voltaje y corriente balanceados. La ventaja de estas soluciones es que el efecto de la temperatura en ambos brazos cambia sus características por igual y la tensión de salida no flota.