Amplifier DC - tujuan, jenis, sirkuit, dan prinsip operasi

Amplifier DC, seperti namanya, tidak memperkuat arus per se, yaitu tidak menghasilkan daya tambahan. Perangkat elektronik ini digunakan untuk mengontrol getaran listrik dalam rentang frekuensi tertentu mulai dari 0 Hz. Tetapi melihat bentuk sinyal pada input dan output penguat DC, dapat dikatakan dengan tegas bahwa ada sinyal input yang diperkuat pada output, tetapi sumber daya untuk sinyal input dan output bersifat individual.

Menurut prinsip operasinya, penguat DC diklasifikasikan menjadi penguat langsung dan penguat konverter.

Penguat konversi DC mengubah DC menjadi AC, kemudian memperkuat dan memperbaiki. Ini disebut penguatan dengan modulasi dan demodulasi — MDM.

Rangkaian penguat langsung tidak mengandung elemen reaktif, seperti induktor dan kapasitor, yang impedansinya bergantung pada frekuensi. Sebaliknya, ada koneksi galvanik langsung dari keluaran (kolektor atau anoda) dari elemen penguat satu tahap ke masukan (basis atau kisi) tahap berikutnya.Untuk alasan ini, penguat gain langsung dapat melewati (memperkuat) bahkan D.C.… Skema semacam itu juga populer di akustik.

Namun, meskipun koneksi galvanik langsung mentransfer dengan sangat akurat antara penurunan tegangan tahap dan perubahan arus yang lambat, solusi seperti itu dikaitkan dengan operasi penguat yang tidak stabil, dengan kesulitan dalam menetapkan mode operasi elemen penguat.

Ketika tegangan catu daya sedikit berubah, atau mode operasi elemen penguat berubah, atau parameternya sedikit melayang, maka perubahan lambat pada arus di sirkuit segera diamati, yang melalui sirkuit yang terhubung secara galvanis memasukkan sinyal input dan karenanya mendistorsi bentuk sinyal pada output. Seringkali perubahan keluaran palsu ini serupa besarnya dengan perubahan kinerja yang disebabkan oleh sinyal masukan normal.

Distorsi tegangan keluaran dapat disebabkan oleh berbagai faktor. Pertama-tama, melalui proses internal dalam elemen rantai. Tegangan catu daya yang tidak stabil, parameter elemen sirkuit pasif dan aktif yang tidak stabil, terutama di bawah pengaruh penurunan suhu, dll. Mereka mungkin tidak terkait sama sekali dengan tegangan input.

Perubahan tegangan output yang disebabkan oleh faktor-faktor ini disebut amplifier null drift. Perubahan maksimum pada tegangan output dengan tidak adanya sinyal input ke amplifier (ketika input ditutup) selama periode waktu tertentu disebut drift absolut.

Tegangan drift yang dirujuk ke input sama dengan rasio drift absolut terhadap penguatan penguat yang diberikan.Tegangan ini menentukan sensitivitas amplifier karena membatasi sinyal input minimum yang dapat dideteksi.

Agar amplifier beroperasi dengan baik, tegangan drift tidak boleh melebihi tegangan minimum yang telah ditentukan sebelumnya dari sinyal yang akan diperkuat yang diterapkan pada inputnya. Jika simpangan keluaran memiliki urutan yang sama dengan atau melebihi sinyal masukan, distorsi akan melebihi batas yang diperbolehkan untuk penguat, dan titik operasinya akan bergeser keluar dari jangkauan pengoperasian yang memadai dari karakteristik penguat ("penyimpangan nol") .

Untuk mengurangi deviasi nol, metode berikut digunakan. Pertama, semua sumber tegangan dan arus yang memberi makan tahap penguat distabilkan. Kedua, mereka menggunakan umpan balik negatif yang dalam.Ketiga, skema kompensasi penyimpangan suhu digunakan dengan menambahkan elemen nonlinier yang parameternya bergantung pada suhu. Keempat, sirkuit jembatan penyeimbang digunakan. Akhirnya, arus searah diubah menjadi arus bolak-balik, setelah itu arus bolak-balik diperkuat dan diperbaiki.

Saat membuat rangkaian penguat DC, sangat penting untuk mencocokkan potensi pada input penguat, pada titik sambungan tahapannya, serta pada keluaran beban. Penting juga untuk memastikan stabilitas tahapan dalam mode yang berbeda dan bahkan dalam kondisi parameter rangkaian mengambang.

Amplifier DC adalah ujung tunggal dan push-pull. Sirkuit penguatan langsung satu tembakan menerima umpan langsung dari sinyal keluaran dari satu elemen ke input berikutnya.Tegangan kolektor yang pertama diumpankan ke input transistor berikutnya bersama dengan sinyal output dari elemen pertama (transistor).

Di sini potensi kolektor transistor pertama dan basis transistor kedua harus disesuaikan, di mana tegangan kolektor transistor pertama dikompensasi oleh resistor. Sebuah resistor juga ditambahkan ke rangkaian emitor dari transistor kedua untuk mengimbangi tegangan basis emitor. Potensi pada kolektor transistor tahap selanjutnya juga harus tinggi, yang juga dicapai dengan menggunakan resistor yang cocok.

Dalam tahap dorong seimbang paralel, resistor rangkaian kolektor dan resistansi internal transistor membentuk jembatan empat lengan, salah satu diagonalnya (antara rangkaian kolektor-emitor) disuplai dengan tegangan suplai, dan lainnya (antara kolektor) terhubung ke beban. Sinyal yang akan diperkuat diterapkan ke basis kedua transistor.

Dengan resistor kolektor yang sama dan transistor yang sangat identik, perbedaan potensial antara kolektor, dengan tidak adanya sinyal input, adalah nol. Jika sinyal input bukan nol, maka kolektor akan memiliki langkah-langkah potensial yang besarnya sama tetapi berlawanan tanda. Beban antara kolektor akan muncul arus bolak-balik dalam bentuk sinyal input berulang, tetapi dengan amplitudo yang lebih besar.

Tahapan seperti itu sering digunakan sebagai tahapan utama dari penguat bertingkat atau sebagai tahapan keluaran untuk mendapatkan tegangan dan arus yang seimbang. Keuntungan dari solusi ini adalah efek suhu pada kedua lengan mengubah karakteristiknya secara merata dan tegangan keluaran tidak mengambang.