[科普中國(guó)]-零點(diǎn)漂移

背景

直接耦合是級(jí)與級(jí)連接方式中最簡(jiǎn)單的，就是將后級(jí)的輸入與前級(jí)輸出直接連接在一起，一個(gè)放大電路的輸出端與另一放大電路的輸入端直接連接的耦合方式稱之為直接耦合。另外直接耦合放大電路既可以對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行放大，也可以放大變化緩慢的信號(hào);并且因?yàn)殡娐分袥]有大容量電容，所以易于將全部電路集成在一片硅片上，構(gòu)成集成放大電路。由于電子工業(yè)的飛速發(fā)展，使得集成放大電路的性能越來越好，種類越來越多，價(jià)格也越來越便宜，所以直接耦合放大電路的使用越來越廣泛。除此之外很多物理量如壓力、液位、流量、溫度、長(zhǎng)度等經(jīng)過傳感器處理后轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑷醯?、變化較慢的非周期電信號(hào)，這類信號(hào)不足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，必須經(jīng)過放大。因?yàn)檫@類信號(hào)不能通過耦合電容逐級(jí)傳遞，所以要放大這類信號(hào)。顯然采用阻容耦合放大電路是不行的，必須采用直接耦合放大電路。但是各級(jí)之間采用了直接耦合的聯(lián)接方式后卻出現(xiàn)前后級(jí)之間靜態(tài)工作點(diǎn)相互影響及零點(diǎn)漂移的問題。

簡(jiǎn)介零點(diǎn)漂移是直接耦合放大電路中存在的一個(gè)特殊問題。所謂零點(diǎn)漂移的是指放大電路在沒有輸入信號(hào)時(shí)，用靈敏的直流表測(cè)量輸出端，也會(huì)有變化緩慢的輸出電壓產(chǎn)生，稱為零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，如圖所示。零點(diǎn)漂移的信號(hào)會(huì)在各級(jí)放大的電路間傳遞，經(jīng)過多級(jí)放大后，在輸出端成為較大的信號(hào)，如果有用信號(hào)較弱，存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的直接耦合放大電路中，漂移電壓和有效信號(hào)電壓會(huì)混雜在一起被逐級(jí)放大，當(dāng)漂移電壓大小可以和有效信號(hào)電壓相比時(shí)，是很難在輸出端分辨出有效信號(hào)的電壓;在漂移現(xiàn)象嚴(yán)重的情況下，往往會(huì)使有效信號(hào)“淹沒”，使放大電路不能正常工作。因此，必須找出產(chǎn)生零漂的原因和抑制零漂的方法。1

產(chǎn)生原因零點(diǎn)漂移是怎樣形成的： 運(yùn)算放大器均是采用直接耦合的方式，我們知道直接耦合式放大電路的各級(jí)的Q點(diǎn)是相互影響的，由于各級(jí)的放大作用，第一級(jí)的微弱變化，會(huì)使輸出級(jí)產(chǎn)生很大的變化。當(dāng)輸入短路時(shí)（由于一些原因使輸入級(jí)的Q點(diǎn)發(fā)生微弱變化 如 ：溫度），輸出將隨時(shí)間緩慢變化，這樣就形成了零點(diǎn)漂移。

產(chǎn)生零漂的原因是：產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的原因很多，如電源電壓不穩(wěn)、元器件參數(shù)變值、環(huán)境溫度變化等。其中最主要的因素是溫度的變化，因?yàn)榫w管是溫度的敏感器件，當(dāng)溫度變化時(shí)，其參數(shù)UBE、β、ICBQ都將發(fā)生變化，最終導(dǎo)致放大電路靜態(tài)工作點(diǎn)產(chǎn)生偏移。此外，在諸因素中，最難控制的也是溫度的變化。

抑制措施抑制零點(diǎn)漂移的措施具體有以下幾種:

（1）選用高質(zhì)量的硅管硅管的集電結(jié)反向飽和電流要比鍺管小好幾個(gè)數(shù)量級(jí)，因此目前高質(zhì)量的直流放大電路幾乎都采用硅管。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(yán)格，半導(dǎo)體表面不干凈，將會(huì)使漂移程度增加。所以必須嚴(yán)格挑選合格的半導(dǎo)體器件。

（2）在電路中引入直流負(fù)反饋，穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

（3）采用溫度補(bǔ)償?shù)姆椒?，利用熱敏元件來抵消放大管的變化。補(bǔ)償是指用另外一個(gè)元器件的漂移來抵消放大電路的漂移，如果參數(shù)配合得當(dāng)，就能把漂移抑制在較低的限度之內(nèi)。在分立元件組成的電路中常用二極管補(bǔ)償方式來穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。此方法簡(jiǎn)單實(shí)用，但效果不盡理想，適用于對(duì)溫漂要求不高的電路。

（4）采用調(diào)制手段，調(diào)制是指將直流變化量轉(zhuǎn)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(shè)法將放大了的信號(hào)還原為直流成份的變化。這種方式電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、頻率特性差。實(shí)現(xiàn)這種方法成本投入較高。

（5）受溫度補(bǔ)償法的啟發(fā)，人們利用2只型號(hào)和特性都相同的晶體管來進(jìn)行補(bǔ)償，收到了較好的抑制零點(diǎn)漂移的效果，這就是差動(dòng)放大電路。在集成電路內(nèi)部應(yīng)用最廣的單元電路就是基于參數(shù)補(bǔ)償原理構(gòu)成的差動(dòng)式放大電路。在直接耦合放大電路中，抑制零點(diǎn)漂移最有效地方法是采用差動(dòng)式放大電路。2