直流放大器 - 用途、類型、電路和工作原理

顧名思義，直流放大器本身不放大電流，即不產生額外的功率。這些電子設備用於控制從 0 Hz 開始的特定頻率範圍內的電振動。但是從直流放大器輸入輸出端的信號形狀來看，可以明確地說輸出端有一個放大的輸入信號，但輸入輸出信號的電源是獨立的。

根據工作原理，直流放大器分為直接放大器和轉換放大器。

直流轉換放大器將直流電轉換為交流電，然後進行放大和整流。這稱為調製和解調增益 — MDM。

直接放大器電路不包含阻抗與頻率相關的電抗元件，例如電感器和電容器。相反，一級放大器元件的輸出（集電極或陽極）與下一級的輸入（基極或柵極）之間存在直接電流連接。因此，直接增益放大器甚至能夠通過（放大） 特區……這樣的方案在聲學中也很流行。

然而，儘管直接電流連接在級的電壓降和緩慢的電流變化之間非常準確地轉移，但是這種解決方案與放大器的不穩定操作相關聯，難以建立放大器元件的操作模式。

當電源電壓發生輕微變化，或者放大器元件的工作模式發生變化，或者它們的參數稍微浮動時，立即觀察到電路中電流的緩慢變化，這些變化通過電流連接的電路進入輸入信號並相應地扭曲輸出信號的形狀。通常，這些寄生輸出變化在幅度上與正常輸入信號引起的性能變化相似。

輸出電壓失真可能由多種因素引起。首先，通過鏈元素中的內部流程。電源電壓不穩定，電路的無源和有源元件參數不穩定，特別是在溫度下降的影響下等，它們可能與輸入電壓根本無關。

由這些因素引起的輸出電壓變化稱為放大器零位漂移。在放大器沒有輸入信號的情況下（當輸入關閉時）一段時間內輸出電壓的最大變化稱為絕對漂移。

參考輸入的漂移電壓等於絕對漂移與給定放大器增益的比率。該電壓決定了放大器的靈敏度，因為它限制了最小可檢測輸入信號。

為了使放大器正常工作，漂移電壓不得超過施加到其輸入端的待放大信號的預定最小電壓。如果輸出漂移與輸入信號數量級相同或超過輸入信號，則失真將超過放大器的允許限值，其工作點將移出放大器特性的適當工作範圍（“零漂移”） .

為了減少零偏差，使用了以下方法。首先，穩定所有為放大器級供電的電壓和電流源。其次，他們使用深度負反饋；第三，通過添加參數取決於溫度的非線性元件來使用溫度漂移補償方案。第四，採用平衡橋電路。最後，將直流電轉換為交流電，然後將交流電放大和整流。

創建直流放大器電路時，匹配放大器輸入端、各級連接點以及負載輸出端的電位非常重要。還需要確保各級在不同模式下甚至在浮動電路參數條件下的穩定性。

直流放大器是單端和推挽式的。單次直接增益電路接受將輸出信號從一個元件直接饋送到下一個元件的輸入。第一個晶體管的集電極電壓與第一個元件（晶體管）的輸出信號一起饋送到下一個晶體管的輸入端。

這裡第一個晶體管的集電極電位和第二個晶體管的基極電位必須匹配，為此第一個晶體管的集電極電壓由一個電阻器補償。第二個晶體管的發射極電路也加了一個電阻來抵消基極發射極電壓。後級晶體管的集電極上的電位也必須很高，這也是通過使用匹配電阻來實現的。

在並聯平衡推動級中，集電極電路的電阻和晶體管的內阻組成一個四臂橋，其對角線之一（集電極-發射極電路之間）提供電源電壓，並且其他（收集器之間）連接到負載。要放大的信號被施加到兩個晶體管的基極。

使用相同的集電極電阻和完全相同的晶體管，在沒有輸入信號的情況下，集電極之間的電位差為零。如果輸入信號不為零，則收集器將具有大小相等但符號相反的潛在步長。集電極之間的負載會出現以重複輸入信號形式出現的交流電，但幅度較大。

這些級通常用作多級放大器的初級或輸出級以獲得平衡的電壓和電流。這些解決方案的優點是溫度對雙臂的影響同等地改變它們的特性並且輸出電壓不會浮動。