< link link link >

Även om exempelvis differentialförstärkaren eller Miller-steget har tillräckligt låg drift för användning i LS-förstärkare med måttlig förstärkning, uppfyller de dock ej det krav på nästan fullständig driftfrihet, vilket vi ibland måste ställa på LS-förstärkare, som skall förstärka extremt små spänningar t.ex. termo-emker.

Ett sätt att undvika drift i LS-förstärkare är att i stället använda växelspänningsförstärkare. Hur egendomligt detta påstående än låter, tilllämpas det dock i den s.k. chopper-förstärkaren (även kallad hackare-förstärkare; engelska: chopper amplifier eller carrier DC amplifier, carrier=bärvåg; jämför kapitlet om modulering). I chopper-förstärkaren inmatas signalen i en "omvandlare" (modulator), som omvandlar (hackar sönder) LS-signalen eller den mycket lågfrekventa signalen till en relativt högfrekvent signal, vars frekvens bestämmes av hackarfrekvensen (bärfrekvensen). Denna högfrekventa signal förstärkes sedan i en vanlig växlespänningsförstärkare. En dylik förstärkare med stor förstärkning är lätt att konstruera och den har ingen drift. Vi kan därför få en stor driftfri förstärkning under förutsättning att modulatorn själv ej introducerar drift. Efter förstärkning passerar signalen en ny omvandlare (demodulator, i princip en likriktare), som återställer en förstärkt LS-signal (eller mycket lågfrekvent signal). Se härtill fig. F5.20 nedan.


	Fig. F2.20. Blockschema för LS-förstärkare, som utnyttjar modulering och demodulering.

		Elektroniska modulator- och demodulatorkretsar existerar, men många av dem introducerar viss drift. Ofta användes därför en elektromekanisk vibrator eller chopper (hackare). Se fig. F5.21. En växelspänning (t.ex. 50 Hz nätspänning) anslutes mellan a och b, varvid tungan T vibrerar och vi får omväxlande kontakt mellan c och d respektive mellan e och d.
Fig. F5.21. Chopper.

I neutralläge har vi i det visade schemat kontakt mellan c, d och e. Hur en dylik chopper kan utnyttjas för såväl modulering som demodulering framgår av det principschema för en chopper-förstärkare, som visas i fig. F5.22 nedan.


	Fig. F5.22. Principschema för en chopper-förstärkare med elektromekanisk chopper.

Hur förstärkaren i fig. F5.22 fungerar torde vi lättast förstå, om vi antar, att insignalen v₁ är en ren likspänning enligt fig. F5.23.

		Vi konstruerar därefter i tur och ordning spänningarna v₂, v₃, v₄ och v₅. Resistansen R₁ hindrar choppern från att direkt kortsluta signalkällan (v₁). Choppern kortsluter däremot periodiskt (med frekvensen f_c) växelspänningsförstärkarens inklämmor.
Fig. F5.23. Chopper.

Antar vi, att växelspänningsförstärkarens inimpedans är oändlig, kommer därför spänningen v₂ att få ett utseende i enlighet med fig. F5.24a.


	Fig. F5.24. v₂-signalens uppdelning i lik- och växelkomponent.

I fig. F5.24 har vi uppdelat v₂, som är en pulserande likspänning, i en likspänning v'₂ och en ren växelspänning v''₂. Endast v''₂ kan förstärkas i växelspänningsförstärkaren och dennas utsignal v₃ får därför samma form som v''₂, men den är förstärkt sss│F│ ggr (fasvridningen i växelspänningsförstärkaren har antagits vara noll, d.v.s. F = │F│). Se fig. F5.25 nedan.

		Resistansen R₂ hindrar choppern från att direkt kortsluta växelspänningsförstärkarens utgång. På ingången kortsluter choppern enligt fig. F5.24a under andra, fjärde o.s.v. halvperioden och den måste därför kortsluta på utgången under första, tredje o.s.v. halvperioden, varav följer att spänningen v₄ får det i fig. F5.26a visade utseendet. I samma fig. har v₄ uppdelats i en ren likspänning v'₄ och en ren växelspänning v''₄.
Fig. F5.25.


	Fig. F5.26. v₄-signalens uppdelning i lik- och växelkomponent.

Ett idealt lågpassfilter har egenskapen att utan dämpning släppa fram alla signalfrekvenser under en viss bestämd frekvens, filtrets gränsfrekvens, samt att utgöra en fullkomlig spärr för alla frekvenser över gränsfrekvensen. v''₄-signalen stoppas alltså av lågpassfiltret, medan v'₄-signalen ej påverkas, varav följer, att utsignalspänningen v₅ blir en ren likspänning

F5.37

    Eftersom insignalspänningen var en likspänning u₀, följer av sambandet F5.37 att chopperförstärkaren har förstärkningen │F│/ 4 och av fig. F5.26b framgår att chopperförstärkaren i detta fall ger teckenväxling mellan in- och utgång (180° fasvridning). Å andra sidan torde det vara uppenbart, att vi fått faslikhet mellan in- och utgång på chopperförstärkaren, om växelspänningsförstärkaren haft 180° fasvridning.

    Nollpunktsdriften är helt eliminerad, ty v₁ = 0 måste alltid medföra att v₅ = 0.

    Vi har ovan förutsatt, att chopperns svängande tunga passerar mittläget på ett sådant sätt, att samtliga tre chopperkontakter därvid är förbundna, d.v.s. växelspänningsförstärkarens in- eller utgång är alltid jordad. Någon återkoppling via kapacitanserna mellan vibratorkontakterna erhålles sålunda ej och risken för icke önskvärda självsvängningar i systemet är därmed i huvudsak eliminerad.

    Av vad ovan sagts synes kanske chopperförstärkaren ha enbart fördelar. Så är ingalunda fallet. Vi har ovan endast diskuterat förstärkning av en ren likspänningssignal. En LS-förstärkare skall emellertid normalt även kunna förstärka växelspänning. För att ernå någon insikt i denna problemställning uppmanas läsaren att genomföra nedanstående övning.

Övning: Antag att insignalen v₁ är en ren växelspänning, vars frekvens är
a) avsevärt lägre än chopperfrekvensen f_c och b) lika med f_c. Genomför för a) och b) de mot fig. F5.24, F5.25 och F5.26 svarande konstruktionerna, d.v.s. bestäm utseendet på utsignalen v₅.

    Ovanstående övning torde visa, att chopperförstärkaren endast kan förstärka mycket låga frekvenser (frekvenser, som är mycket lägre än chopperfrekvensen f_c). Uppgiften b) ovan kommer att visa, att utsignalen v₅ blir en likspänning, då insignalfrekvensen är lika med chopperfrekvensen! Även om insignalfrekvensen är t.ex. 10 ggr lägre än chopperfrekvensen, är det svårt att konstruera ett lågpassfilter, som fullständigt silar bort chopperfrekvensen och samtidigt släpper fram signalfrekvensen utan alltför stor dämpning. En metod vore att höja chopperfrekvensen (som normalt är av storleksordningen 50 - 400 Hz), men det är inte så enkelt att få en elektromekanisk vibrator att arbeta tillfredställande och under lång tid, om frekvensen är avsevärt högre än ovan angivna värden. En praktisk chopperförstärkare kan sålunda förstärka likspänning och växelspänning med en högsta frekvens av ett fåtal perioder per sekund.

link >