什么是放大器的零点漂移?引起它的主要原因有那些因素?其中最根本的是什么?
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通常是对于放大器线路来说的,存在这种情况,即使放大器线路输入端对地短接(即零信号输入),放大器的输出信号仍就不是零,而是偏离零电压位置、忽上忽下、缓慢而不规则的变化,也就是表现为随机白噪声信号输出,看起来就好像放大器的工作点不时地有漂移一样,而且随着温度上升会变得越加明显,这就是放大器的零点漂移,简称“零漂”。零漂会影响到放大设备的灵敏度,使其不能可靠辨认微弱的输入信号,甚至使得整个设备无法正常工作。
引起零漂的各种因素包括:元器件的参数变化以及不对称性;电源端的波动;在多级放大器线路中从前级放大器引入的零漂、环境及器件温度的变化引起的零漂等。其中温度变化是最根本的、最主要的因素,也是最难克服的一个因素。而有时候电子线路结构因素,比如在多级放大器线路中,如果放大器的耦合传递环节不能够有效抑制零漂,那么越是前级产生的零漂到了越是靠后级的放大器处所表现的零漂越明显,多级放大器结构也会造成末级线路中有较大的零漂。不考虑多级放大器零漂传递的情况,则温升应该是最根本的因素,这是因为半导体器件的参数大都具有“温度敏感特性”-------即半导体内部参数不是固定值,会随着温度变化而变化,更进一步说,是半导体材料内部的各种载流子的布朗运动是随着温度升高而越加明显,微观粒子的布朗运动是永远存在的(除非宇宙处于绝对零度的死寂状态),而且是随机的,温度上升必将导致半导体器件在特性参数上的不稳定,从而成为零漂的主要因素。有时候也把温度因素引起的零漂叫“温漂”
零点漂移就是指,放大器在输入信号为零的时候,输出不为零的现象就叫零点漂移。也就是:当放大器的输入端短路时,在输入端有不规律的、变化缓慢的电压产生的现象。
例:一个共发射极放大电路当其直流静态工作点Q调好之后,可能在以后的工作由于环境温度变化、电源电压波动等因素的影响会导致Ib随之变化,而Ib的变化又会导致Ic的变化,Ic的变化直接导致输出信号不为零(尽管这个时候输入信号为零)。
原因:1.电路增益太大 2.电路采用了直接耦合方式 3.电路采用了变压器耦合4.电路参数随环境温度的变化而变化或干扰.
主要原因:产生零点漂移的主要原因是温度的变化对晶体管参数的影响以及电源电压的波动(干扰)等,在多数放大器中,前级的零点漂移影响最大,级数越多和放大倍数越大,则零点漂移越严重。
我厂使用的微机计量称有时会发生零点漂移现象:机械原因有机械部件振动和共振以及传感器应变片灵敏度发生变化而引起的,电气原因主要是温度或电气干扰放大信号后造成计量不准,后来我们改进后使用了自稳零型放大器基本解决了零点漂移问题。如下图:
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2:自稳零阶段
偶在工作中接触到得零点漂移大都是现场的检测仪表在介质为零或者最小值时变送器输出不是4mA,当确认变送器的确不受压,或者处于初始值时,如此时仪表的输出和现实还不是4mA,那么这时就需要调零,这种现象就是零飘。
现场仪表内部电路其实就是各种放大器和信号处理电路组成的,这个放大器的零点漂移就是这个仪表产生零飘的主要原因。
放大器的零飘就是当输入端为零信号时,其输出端不为零,要想确定放大器是否产生零飘首先要确定其输入端是否是零输入,有无干扰信号或者杂波信号进入放大器中,造成无用信号被放大输出。然后在确定是否是放大器内部原因,造成零飘。
一切电子产品自身的性能都受使用环境温度影响,整个仪器的散热性能也会造成电子器件的内阻发生变化,再者随着使用时间的延长,部分器件老化,其自身的性能发生变化,造成器件工作点偏移,此外还有供电电路电压发生变化,这些因素重叠在一起引起放大器工作点发生偏移,使其在输入端为零的状况下,其输出端有一个微小的信号。
我们用到的放大器一般都是多级放大器相互耦合最后达到输出额定的功率,由于其中一级放大器的工作点发生偏移,使其输出端有一个微小的信号,这个信号在后续的放大器中被逐次放大,到了最后就有一个较大的输出量。由此因为内部器件参数发生变化产生了一个输出信号,这个信号叠加到要检测的信号中,形成了一定的误差偏移。这种现象如同差压变送器的零点迁移一样,只要我们把这个零飘输出进行相应的迁移使其线号变为零即可,这个调零措施有很多选择,可以通过电位器调零,也可以通过热敏电阻自动调零,还可以通过软件组态来实现。
产业零飘的原因是由于放大器内部器件的参数受温度、寿命、电压影响造成工作点发生偏移,产生了一个很小的输出信号,但是最根本的原因在于放大器后续放大器的放大。因为放大器之间如果通过电容耦合或者变压器耦合可以把前级放大器产生的微弱信号滤掉,不影响后续放大器的输入,但是直流放大器之间通过电阻耦合或者直接耦合,使其前级放大器产生的零飘信号被后续逐级放大,放大器级数越多,其产生零飘信号越多,对信号检测影响越严重。
什么是放大器的零点漂移?
对于实际放大器,当放大电路没有外加信号时,输出端有缓慢变化电压输出。
引起它的主要原因有那些因素?其中最根本的是什么?
产生零点漂移的原因:主要是温度对三极管的影响。温度的变化会使三极管的静态工作点发生微小而缓慢的变化,这种变化量会被后面的电路逐级放大,最终在输出端产生较大的电压漂移。因此,零点漂移也叫温漂。
(2)零点漂移的危害漂移电压和有效信号电压无法分辨,严重时,漂移电压甚至把有效信号电压淹没,使放大电路无法正常工作。
如何抑制零点漂移
零点漂移是指当放大电路输入信号为零时,由于受温度变化,电源电压不稳等因素的影响,使静态工作点发生变化,并被逐级放大和传输,导致电路输出端电压偏离原固定值而上下漂动的现象。显然,放大电路级数愈多、放大倍数愈大,输出端的漂移现象愈严重。严重时,有可能使输入的微弱信号湮没在漂移之中,无法分辩,从而达不到预期的传输效果,因此,提高放大倍数、降低零点漂移是直接耦合放大电路的主要矛盾。
产生零点漂移的原因很多,如电源电压不稳、元器件参数变值、环境温度变化等。其中最主要的因素是温度的变化,因为晶体管是温度的敏感器件,当温度变化时,其参数UBE、β、ICBO都将发生变化,最终导致放大电路静态工作点产生偏移。此外,在诸因素中,最难控制的也是温度的变化。
抑制零点漂移的措施。
抑制零点漂移的措施,除了精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电源以及用第二单元中讨论的稳定静态工作点的方法外,在实际电路中常采用补偿和调制两种手段。补偿是指用另外一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移,如果参数配合得当,就能把漂移抑制在较低的限度之内。在分立元件组成的电路中常用二极管补偿方式来稳定静态工作点。在集成电路内部应用最广的单元电路就是基于参数补偿原理构成的差动式放大电路。调制是指将直流变化量转换为其它形式的变化量(如正弦波幅度的变化),并通过漂移很小的阻容耦合电路放大,再没法将放大了的信号还原为直流成份的变化。这种方式电路结构复杂、成本高、频率特性差。