Ctaбильн6cтью порога срабатывания (низким температурным И spe-менным дрейфом) и высоким входным сопротивлением.

Обобщенная структурная схема нуль-органа приведена на рис. 19,а. Нуль-орган состоит из элементов, выделяющих разность сравниваемых величин и усилителя с пороговым устройством па выходе.

Широкое применение получили регенеративные нуль-органы. При опеределенном входном сигнале значение коэффициента обрат-

Bbfxod -о

Рис. 19.

ной связи доводится до критического и схема возбуждается. Схемы такого типа рассмотрены, например, в [Л. 5, 7, 16, 16]. Эти схемы наряду с целым рядом положительных качеств обладают одним серьезнымнедостатком- низким входным сопротивлением.

В (Л. 17] предложена схема диодно-регенеративного нуль-органа, имеющего высокое входное сопротивление - более 100 МОм. Нуль-орган (рис. 19,6) содержит суммирующую цепь с полупроводниковыми диодами Д1 и Дг. Они включены в цепь обратной связи генератора, выполненного на транзисторе Тч и импульсном трансформаторе с обмотками положительной обратной связи 3-i и отрицательной обратной связи 4-S.

Для настройки на пулевой порог срабатывания параллельно диодам Л\ и Дг подключены конденсаторы переменной емкости Ci и Сг. Работа нуль-органа основана на явлении изменения емкости р-п перехода диода, включенного в обратном направлении по отношению к полярности сравниваемых напряжений.

Пока уравновешивающее напряжение, подаваемое на Bji, меньше измеряемого, подаваемого на Вхг, емкость диода Д2 в цепи отрицательной обратной связи больше емкости диода Д1 в цепи положительной обратной связи. В результате напряжение отрицательной обратной связи больше и генерация отсутствует.

Ё момент райейства Сравниваемых напряжений емкость диода Д1 становится больше емкости диода Дг. В результате увеличивается напряжение положительной обратной связи и возникают ав токолебания.

Такая схема имеет высокое входное сопротивление (порйдйй 10 Ом), что позволяет создавать приборы для измерений й ёЫСО-коомных цепях.

Для повышения чувствительности riyjib-dpruHdB применяют уси лители постоянного тока. УПТ с гальваническими связями обладают высоким быстродействием и большой нагрузочной способностью, но имеют сравнительно большой дрейф нуля.

Повышение стабильности УПТ с дифференциальным входом до <!тигается подбором транзисторов с одинаковыми коэффициентазмз усиления и одинаковыми температурными характеристиками. Тщательно подобранные кремниевые транзисторы обеспечивают в дифференциальной схеме температурный дрейф 100 мтВ на 1 X. Следует отметить, что даже в случае работы с хорошо недобранными транзисторами ничтожная разность температур .их переходов. (0,001 °С) может привести к смещению нуля усилителя на 20 мкВ.,

Современные достижения микроэлектроники позволяют изготов;, лять дифференциальные УПТ в одном кристалле полупроводника что обеспечивает их высокие характеристики и малые габаривд. Та кие усилители обладают неоопоримыми преимуществами перед цна логичными схемами а дискретных элементах.

Прежде всего, идентичность параметров транзисторов достигается автоматически при изготовлении интегральной монолитной схемы. Кроме того, все элементы усилителя выполнены в одном кррч сталле, следовательно, работают в одинаковом температурном ме, что не только снижает габариты усилителя, но и позво/тяетг получать характеристики значительно лучше, чем у обычных УПТ на транзисторах.

Практическая схема нуль-органа на интегральных микросхемах, рассмотренная в 1[Л. 18], имеет дрейф нуля меньше 30 мкВ.

Учитывая специфику работы цифровых приборов, дрейф от саморазогрева транзисторов в УПТ с гальваническими связями можно существенно снизить, используя импульсную работу усилителя по-стоянного тока1[Л. 19-20].

Упрощенная схема входного каскада нуль-органа изображена на рис. 20. Ключи Ki и К2 обеспечивают импульсную работу усилителя. При замкнутом ключе Ki и разомкнутом К2 на нудьгОга mm-ется напряжение питания.

Величины дрейфа, входного сопротивления ц коэффициента усиления такого каскада взаимосвязаны через эмиттерный ток, который в данном случае выбран равным 100 мкА.

Импульсный режим работы позволяет сократить в несколько раз дрейф нуля УПТ путем снижения средней мощности и времени нахождения транзисторов в усилительном режиме. Кроме того, такой режим работы повышает помехоустойчивость и снижает уровень низкочастотных составляющих шума, что позволяет расширить диапазон усиления в области слабых сигналов.

В исходном состоянии питание усилителя отключено и температура переходов транзисторов одинакова. На время модулирующего импульса на переходах транзисторов выделяется различная мощность В зависимости от разности входных сигналов и индивидуальных свойств транзисторов, что приводит к различному разогреву

переходов и возникновению дрейфа. После окончания модулирующего имлульса транзисторы охлаждаются. При этом разность температур переходов и вызванный этой разностью дрейф уменьшаются с постоянной времени, обусловленной конкретными конструктивными и технологическими особенностями транзисторов. Установившееся значение дрейфа равно:

е ° - 1

где т - тепловая постоянная времени дифференциального усилителя; ги - длительность модулирующего импульса; гп - длительность паузы; f/дро - дрейф усилителя в режиме непрерывного тания.

При ги<Ст, гигп

дР - дРо (1 7/,) (1 7/,) 1 дро 5 + fj .

где 5 = гп-гиаги -скважность модулирующих импульсов.

Г~1-Г~1

-о-if

рис. 20.

3-986