Дифференциальный каскад с дифференциально подключенной нагрузкой

Рассмотренный выше ДК имел несимметричный выход, т.е сигнал снимался с коллектора одного из транзисторов относительно общего зажима. Часто работа схемы ДК организована таким образом, что в качестве выходного сигнала выступает разность потенциалов u_аб между его выходными зажимами а и б, как показано на рис.6,а. Такой способ выделения выходных сигналов называется дифференциальным (ДК с симметричным выходом). При дифференциальном способе выделения сигналов ДК между коллекторами (стоками) его транзисторов оказывается подключенным дополнительный двухполюсник R_н, через который в случае ненулевого значения разности потенциалов u_аб протекает ток i_н=u_аб/R_н.

 

а)                                                                             б)

Рис. 6

 

Схема на рис.6,а характеризуется дифференциальным К_д=u_аб/(u_вх+-u_вх-) и синфазным коэффициентом передачи К_с=u_аб/[(u_вх++u_вх-)/2]. Кроме того коллекторные резисторы равны, т.е. R_k1=R_k2=R_k. При таком представлении ДК исходные значения потенциалов точек а и б одинаковы, разность потенциалов u_аб равна нулю и через нагрузку ток не протекает.

 

Воздействие синфазного сигнала на входы ДК не вызывает нарушения симметрии плеч, т.е. равновеликого распределения тока между эмиттерными цепями транзисторов. Потенциалы точек а и б в ответ на воздействие синфазного сигнала могут претерпевать изменения, но эти изменения оказываются одинаковыми, в результате чего разность потенциалов u_аб на нагрузке R_н и протекающий через нее ток по прежнему сохраняют нулевые значения. Таким образом, синфазная составляющая сигналов u_вх+ и u_вх- не оказывает влияния на значения выходного напряжения и тока.

Появление на входе ДК дифференциального сигнала u_д вызывает ассиметрию в распределении тока между эмиттерными цепями транзисторов. При этом коллекторные потенциалы u_а и u_б транзисторов претерпевают одинаковые, но пртивофазные изменения, а потенциалы в точках в и г остаются неизменными. На рис.6,б представлена эквивалентная схема каскада, отражающая его работу на переменном токе в условиях, когда синфазная составляющая равна нулю. ПО схеме видно, что для дифференциального сигнала в роли эквивалентного сопротивления коллекторной нагрузки каждого плеча выступает параллельное соединение сопротивления R_k и R_н/2. В соответствии с этим и (8) изменения потенциалов в точках а и б могут быть вычислены по формуле u_а=-u_б=u_дg₂₁R_эк/2, при этом u_аб=u_а-u_б=2u_а=u_дg₂₁R_эк, i_н=u_аб/R_н=u_дg₂₁R_эк/R_н , где R_экв=R_нR_к/(R_н+2R_к).

Все приведенные выше вычисления справедливы для малосигнального режима работы ДК.