Amplificateurs CC - but, types, circuits et principe de fonctionnement

Les amplificateurs CC, comme leur nom l'indique, n'amplifient pas le courant en soi, c'est-à-dire qu'ils ne génèrent pas de puissance supplémentaire. Ces appareils électroniques sont utilisés pour contrôler les vibrations électriques dans une certaine plage de fréquences à partir de 0 Hz. Mais en regardant la forme des signaux à l'entrée et à la sortie de l'amplificateur CC, on peut dire sans équivoque qu'il y a un signal d'entrée amplifié à la sortie, mais les sources d'alimentation pour les signaux d'entrée et de sortie sont individuelles.

Selon le principe de fonctionnement, les amplificateurs CC sont classés en amplificateurs directs et en amplificateurs convertisseurs.

Les amplificateurs de conversion CC convertissent le CC en CA, puis amplifient et redressent. C'est ce qu'on appelle le gain avec modulation et démodulation - MDM.

Les circuits amplificateurs directs ne contiennent pas d'éléments réactifs, tels que des inductances et des condensateurs, dont l'impédance dépend de la fréquence. Au lieu de cela, il existe une connexion galvanique directe de la sortie (collecteur ou anode) de l'élément amplificateur d'un étage à l'entrée (base ou grille) de l'étage suivant.Pour cette raison, un amplificateur à gain direct est capable de passer (amplifier) ​​même DC… De tels schémas sont également populaires en acoustique.

Cependant, bien que la liaison galvanique directe effectue un transfert très précis entre la chute de tension des étages et les variations lentes de courant, une telle solution est associée à un fonctionnement instable de l'amplificateur, avec des difficultés à établir le mode de fonctionnement de l'élément amplificateur.

Lorsque la tension des alimentations change légèrement, ou que le mode de fonctionnement des éléments amplificateurs change, ou que leurs paramètres flottent un peu, des changements lents des courants dans le circuit sont immédiatement observés, qui, à travers des circuits connectés galvaniquement, entrent dans le signal d'entrée et déformer en conséquence la forme du signal à la sortie. Souvent, ces changements de sortie parasites sont d'une ampleur similaire aux changements de performances provoqués par un signal d'entrée normal.

La distorsion de la tension de sortie peut être causée par divers facteurs. Tout d'abord, par des processus internes dans les éléments de la chaîne. Tension instable des alimentations, paramètres instables des éléments passifs et actifs du circuit, en particulier sous l'influence des chutes de température, etc. Ils peuvent ne pas être du tout liés à la tension d'entrée.

Les modifications de la tension de sortie causées par ces facteurs sont appelées dérive nulle de l'amplificateur. La variation maximale de la tension de sortie en l'absence d'un signal d'entrée vers l'amplificateur (lorsque l'entrée est fermée) sur une période de temps est appelée dérive absolue.

La tension de dérive rapportée à l'entrée est égale au rapport de la dérive absolue sur le gain de l'amplificateur donné.Cette tension détermine la sensibilité de l'amplificateur car elle limite le signal d'entrée minimum détectable.

Pour qu'un amplificateur fonctionne correctement, la tension de dérive ne doit pas dépasser une tension minimale prédéterminée du signal à amplifier qui est appliquée à son entrée. Si la dérive de sortie est du même ordre que ou dépasse le signal d'entrée, la distorsion dépassera la limite admissible pour l'amplificateur, et son point de fonctionnement sera décalé hors de la plage de fonctionnement adéquate des caractéristiques de l'amplificateur («dérive zéro») .

Pour réduire l'écart zéro, les méthodes suivantes sont utilisées. Tout d'abord, toutes les sources de tension et de courant alimentant les étages amplificateurs sont stabilisées. Deuxièmement, ils utilisent une rétroaction négative profonde.Troisièmement, les schémas de compensation de dérive de température sont utilisés en ajoutant des éléments non linéaires dont les paramètres dépendent de la température. Quatrièmement, des circuits en pont d'équilibrage sont utilisés. Enfin, le courant continu est converti en courant alternatif, après quoi le courant alternatif est amplifié et redressé.

Lors de la création d'un circuit amplificateur CC, il est très important de faire correspondre les potentiels à l'entrée de l'amplificateur, aux points de connexion de ses étages, ainsi qu'à la sortie de la charge. Il est également nécessaire d'assurer la stabilité des étages dans différents modes et même dans des conditions de paramètres de circuit flottants.

Les amplificateurs CC sont asymétriques et push-pull. Les circuits à gain direct monostable acceptent l'alimentation directe du signal de sortie d'un élément à l'entrée du suivant.La tension de collecteur du premier est envoyée à l'entrée du transistor suivant avec le signal de sortie du premier élément (transistor).

Ici, les potentiels du collecteur du premier et de la base du deuxième transistor doivent être adaptés, pour lesquels la tension du collecteur du premier transistor est compensée par une résistance. Une résistance est également ajoutée au circuit émetteur du second transistor pour compenser la tension base émetteur. Les potentiels sur les collecteurs des transistors des étages suivants doivent également être élevés, ce qui est également obtenu en utilisant des résistances d'adaptation.

Dans un étage poussoir symétrique parallèle, les résistances des circuits collecteurs et les résistances internes des transistors forment un pont à quatre branches dont l'une des diagonales (entre les circuits collecteur-émetteur) est alimentée en tension d'alimentation, et la autre (entre les collecteurs) est connecté à la charge . Le signal à amplifier est appliqué aux bases des deux transistors.

A résistances de collecteur égales et transistors parfaitement identiques, la différence de potentiel entre les collecteurs, en l'absence de signal d'entrée, est nulle. Si le signal d'entrée est différent de zéro, alors les collecteurs auront des pas de potentiel égaux en amplitude mais opposés en signe. La charge entre les collecteurs apparaîtra courant alternatif sous la forme d'un signal d'entrée répétitif, mais avec une plus grande amplitude.

De tels étages sont souvent utilisés comme étages primaires d'amplificateurs multi-étages ou comme étages de sortie pour obtenir une tension et un courant équilibrés. L'avantage de ces solutions est que l'effet de la température sur les deux bras modifie leurs caractéristiques de manière égale et que la tension de sortie ne flotte pas.