Дифференциальный усилитель. Рис.63. Схема дифференциального каскада усилителя постоянного тока Дифференциальная схема каскада выполнена на двух одинаковых транзисторах
|
Дифференциальная схема каскада выполнена на двух одинаковых транзисторах. В цепь эмиттеров введен источник стабильного тока (транзисторы Т3–Т4), определяющий ток эмиттеров. Входной сигнал может подаваться на базу одного или двух транзисторов, или между базами. Сигналы называются дифференциальными, если они имеют разные знаки, и синфазными – если знаки одинаковые. Наличие источника Ек2снижает потенциал эмиттеров по отношению к общей точке и позволяет обойтись без компенсирующих источников на входах.
Схема предполагает близкие по параметрам транзисторы Т1 и Т2 и равные Rк1 и Rк2. При этом мост сбалансирован, напряжение на коллекторах при отсутствии входных сигналов нулевое:
Uвых = Uвых1 – Uвых2 = 0
В реальных условиях из-за различия параметров транзисторов в схеме имеется дрейф, но он разностный, а потому небольшой. Особенно это относится к усилителям на микросхемах, поскольку в этом случае расхождение параметров минимально.
При отсутствии входных сигналов (Uвх = 0), эмиттерный ток делится поровну между транзисторами. Токи Iэ1и Iэ2 определяются входными токами покоя:
(7.31)
При равенстве эмиттерных токов будут равны токи коллекторов.
I к1 = Iк2 = a (Iэ/2) » Iэ/2
и напряжения на коллекторах:
Uк1 = Uк2 = Uбал » Eк1 – (Iэ Rк/2)
Это состояние покоя. При подаче входного сигнала на вход 1, растет ток базы Т1, растут и токи Iэ1 и Iк1 , а токи Iэ2 и Iк2 уменьшаются. Изменение токов происходит на одну и ту же величину, поскольку ток Iэ остается постоянным. Напряжение на коллекторе Т1 уменьшается: Uк1 = Eк1 – Iк1 Rк1 , а на коллекторе Т2растет: Uк2 = Eк1 – Iк2 Rк2.На выходе появляется напряжение
Uвых = Uк2 – Uк1 = DUк2 + DUк1 = 2 DUк (7.32)
где DUк2иDUк1 - приращения коллекторных напряжений (Рис.64).
а) б)
Рис. 64. Диаграмма напряжений дифференциального усилителя: а) входной сигнал отсутствует; б) при наличии входного сигнала.
Заметим, что по отношению к входному сигналу DUк1 отрицательно (вход инвертирующий), а DUк2- положительно (вход не инвертирующий) При подаче сигнала на второй вход изменение выходных напряжений будет происходить с обратным знаком. Входной ток каскада при равных параметрах транзисторов и подаче сигнала между базами будет равен:
(7.33)
Входной ток создает приращение коллекторных токов DIк1 = bIвх и напряжений на коллекторах:
DUвых1,2 = DIк Rк = bIвх Rк
Подставив это выражение в уравнение для Iвх и поделив его на eг , получим:
(7.34)
Полученный коэффициент усиления примерно равен половине коэффициента усиления одиночного каскада.
При подаче на входы дифференциального сигнала (Uвх1 и Uвх2 разной полярности), получим:
Uвых = Kuд (Uвх1 + Uвх2 ) (7.35)
При подаче синфазного сигнала на входы ( Uвх1 и Uвх2 одной полярности), будем иметь:
Uвых = Kuд ( Uвх1 - Uвх2 ) (7.36)
|
Дата добавления: 2015-07-30; просмотров: 780;