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零點漂移也叫零漂,零點漂移現象是指當放大電路的輸入信號為零(即沒有交流電輸入)時,因受溫度變化、電源電壓不穩等因素影響,靜態工作點發生變化,并被逐級放大和傳輸,導致電路輸出端電壓偏離原固定值而上下漂動的現象。
雖然零點漂移或是零漂叫起來很好聽,但是從它的定義便不難看出它其實并不是什么“好東西”!當漂移現象嚴重時,電路中的有效信號往往會被“淹沒”,使放大電路不能正常工作。那么,這么不好的現象能不能消除以保證電路完好工作呢?
想要徹底解決問題,就要從問題的根源下手。根據零點漂移的定義我們可以知道零點漂移現象是產生在放大電路中的,目前大多數放大電路中的運算放大器均是采用直接耦合的方式。而直接耦合式放大電路的各級的Q點是相互影響的,由于各級的放大作用,第一級的微弱變化,會使輸出級產生很大的變化。因此,當輸入短路時(由于一些原因使輸入級的Q點發生微弱變化,如 :溫度),輸出將隨時間緩慢變化,就會形成零點漂移。
造成零點漂移的原因有很多,任何元件參數的變化都可造成輸出電壓漂移,其中包括但不限于溫度變化、電源電壓不穩等。大量的實驗和實踐表明,溫度的變化是產生零點漂移的主要原因,而因為半導體元器件的導電性對溫度十分敏感,溫度又很難維持恒定,所以在解決零點漂移問題時溫度的變化是目前技術非常難克服的一大難題。但是,雖然不能完全克服導致零點漂移的全部因素,卻可以采用一些專門技術和措施來抑制這種漂移現象。
在實際的應用中,抑制零點漂移的技術和措施主要有以下幾種:
1. 選用高質量的硅管
硅管的集電結反向飽和電流要比鍺管小好幾個數量級,因此目前高質量的直流放大電路幾乎都是采用硅管。
另外晶體管的制造工藝也很重要,即使是同一種類型的晶體管,如工藝不夠嚴格,半導體表面不干凈,也將會使漂移程度增加。所以必須嚴格挑選合格的半導體器件。
2. 在電路中引入直流負反饋,穩定靜態工作點
3. 溫度補償
采用溫度補償的方法,利用熱敏元件來抵消放大管的變化。補償是指用另外一個元器件的漂移來抵消放大電路的漂移,如果參數配合得當,就能把漂移抑制在較低的限度之內。在分立元件組成的電路中常用二極管補償的方式來穩定靜態工作點。此方法簡單實用,但效果不盡理想,適用于對溫漂要求不高的電路。
4. 調制
采用調制手段,調制是指將直流變化量轉換為其他形式的變化量(如正弦波幅度的變化),并通過漂移很小的阻容耦合電路放大,再設法將放大了的信號還原為直流成份的變化。這種方式電路結構復雜、成本高、頻率特性差。因此,實現這種方法的成本投入較高。
5. 差動式放大電路
受溫度補償法的啟發,人們利用兩只型號和特性都相同的晶體管來進行補償,得到了較好的抑制零點漂移的效果,這就是差動放大電路。在集成電路內部應用最廣的單元電路就是基于參數補償原理構成的差動式放大電路。在直接耦合放大電路中,抑制零點漂移最有效的方法是采用差動式放大電路。
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