מגברי DC - מטרה, סוגים, מעגלים ועיקרון הפעולה
מגברי DC, כפי שהשם מרמז, אינם מגבירים זרם כשלעצמם, כלומר אינם מייצרים כוח נוסף. מכשירים אלקטרוניים אלו משמשים לשליטה על רעידות חשמליות בטווח תדרים מסוים החל מ-0 הרץ. אך בהסתכלות על צורת האותות בכניסה וביציאה של מגבר ה-DC, ניתן לומר חד משמעית שיש אות כניסה מוגבר ביציאה, אך מקורות הכוח לאותות הקלט והיציאה הינם אינדיבידואלים.
על פי עקרון הפעולה, מגברי DC מסווגים למגברים ישירים ומגברים ממירים.
מגברי המרת DC ממירים DC ל AC, ואז מגבירים ומתקנים. זה נקרא רווח עם אפנון ודמודולציה - MDM.
מעגלי מגבר ישיר אינם מכילים אלמנטים תגובתיים, כגון משרנים וקבלים, שהעכבה שלהם תלויה בתדר. במקום זאת, יש חיבור גלווני ישיר של הפלט (קולט או אנודה) של אלמנט המגבר של שלב אחד לכניסה (בסיס או רשת) של השלב הבא.מסיבה זו, מגבר רווח ישיר מסוגל לעבור (להגביר) אפילו זֶרֶם יָשָׁר... תוכניות כאלה פופולריות גם באקוסטיקה.
עם זאת, למרות שהחיבור הגלווני הישיר מעביר בצורה מדויקת מאוד בין מפל המתח של השלבים לשינויי זרם איטיים, פתרון כזה קשור לפעולה לא יציבה של המגבר, עם קשיים בהקמת מצב הפעולה של אלמנט המגבר.
כאשר המתח של ספקי הכוח משתנה מעט, או אופן הפעולה של רכיבי המגבר משתנה, או שהפרמטרים שלהם צפים מעט, נצפים מיד שינויים איטיים בזרמים במעגל, אשר דרך מעגלים מחוברים גלווני נכנסים לאות הכניסה ובהתאם לעוות את צורת האות במוצא. לעתים קרובות שינויי פלט מזויפים אלה דומים בגודלם לשינויי הביצועים הנגרמים על ידי אות קלט רגיל.
עיוות מתח המוצא יכול להיגרם ממגוון גורמים. קודם כל, דרך תהליכים פנימיים במרכיבי השרשרת. מתח לא יציב של ספקי כוח, פרמטרים לא יציבים של אלמנטים פסיביים ופעילים של המעגל, במיוחד בהשפעת נפילות טמפרטורה וכו'. ייתכן שהם לא קשורים כלל למתח הכניסה.
שינויים במתח המוצא הנגרמים על ידי גורמים אלה נקראים סחיפה אפסית של מגבר. השינוי המקסימלי במתח המוצא בהיעדר אות כניסה למגבר (כשהכניסה סגורה) לאורך תקופה נקרא סחיפה מוחלטת.
מתח הסחיפה המופנה לכניסה שווה ליחס בין הסחיפה המוחלטת להגבר של המגבר הנתון.מתח זה קובע את רגישות המגבר מכיוון שהוא מגביל את אות הכניסה המינימלי שניתן לזיהוי.
כדי שמגבר יפעל כראוי, מתח הסחף לא יעלה על מתח מינימלי שנקבע מראש של האות שיש להגביר שמופעל על הקלט שלו. אם סחיפת הפלט היא באותו סדר כמו או עולה על אות הכניסה, העיוות יחרוג מהמגבלה המותרת עבור המגבר, ונקודת הפעולה שלו תועבר אל מחוץ לטווח הפעולה המתאים של מאפייני המגבר ("אפס סחיפה"). .
כדי להפחית את הסטייה האפסית, נעשה שימוש בשיטות הבאות. ראשית, כל מקורות המתח והזרם המזינים את שלבי המגבר מיוצבים. שנית, הם משתמשים במשוב שלילי עמוק. שלישית, סכימות פיצוי לסחף טמפרטורה משמשות על ידי הוספת אלמנטים לא ליניאריים שהפרמטרים שלהם תלויים בטמפרטורה. רביעית, נעשה שימוש במעגלי גשר איזון. לבסוף, הזרם הישר מומר לזרם חילופין, ולאחר מכן מוגבר ומתושר זרם החילופין.
בעת יצירת מעגל מגבר DC, חשוב מאוד להתאים את הפוטנציאלים בכניסת המגבר, בנקודות החיבור של שלביו, וכן במוצא העומס. כמו כן, יש צורך להבטיח את יציבות השלבים במצבים שונים ואפילו בתנאים של פרמטרים של מעגל צף.
מגברי DC הם חד-קצה ו-push-pull. מעגלי רווח ישיר חד-פעמי מקבלים הזנה ישירה של אות הפלט מאלמנט אחד לכניסה של השני.מתח הקולטור של הראשון מוזן לכניסה של הטרנזיסטור הבא יחד עם אות המוצא מהאלמנט הראשון (טרנזיסטור).
כאן יש להתאים את הפוטנציאלים של הקולט של הטרנזיסטור הראשון והבסיס של הטרנזיסטור השני, שעבורו מתח הקולטור של הטרנזיסטור הראשון מפוצה על ידי נגד. נגד נוסף נוסף למעגל הפולט של הטרנזיסטור השני כדי לקזז את מתח פולט הבסיס. גם הפוטנציאלים על הקולטים של הטרנזיסטורים של השלבים הבאים חייבים להיות גבוהים, מה שמושג גם על ידי שימוש נגדים מתאימים.
בשלב דחיפה מאוזן מקביל, הנגדים של מעגלי הקולטים וההתנגדויות הפנימיות של הטרנזיסטורים יוצרים גשר בעל ארבע זרועות, שאחד מאלכסוניו (בין מעגלי הקולט-פולט) מסופק במתח אספקה, וה- אחר (בין הקולטים) מחובר לעומס . האות שיש להגביר מוחל על הבסיסים של שני הטרנזיסטורים.
עם נגדי אספן שווים וטרנזיסטורים זהים לחלוטין, הפרש הפוטנציאל בין הקולטים, בהיעדר אות כניסה, הוא אפס. אם אות הקלט אינו אפס, אז לאספנים יהיו שלבים פוטנציאליים שווים בגודלם אך מנוגדים בסימן. העומס בין הקולטים יופיע זרם חילופין בצורה של אות כניסה חוזר, אך עם משרעת גדולה יותר.
שלבים כאלה משמשים לעתים קרובות כשלבים ראשוניים של מגברים רב-שלביים או כשלבי מוצא כדי להשיג מתח וזרם מאוזנים. היתרון של פתרונות אלו הוא שהשפעת הטמפרטורה על שתי הזרועות משנה את המאפיינים שלהן באופן שווה ומתח המוצא אינו צף.