Симметричный дифференциальный усилитель

Рассмотрим симметричный дифференциальный усилитель на одинаковых полевых транзисторах, схема которого представлена на рис. 2.9а. Переход к эквивалентной схеме режима колебаний иллюстрируют рис. 2.9б и рис. 2.9в, где транзисторы представлены схемой замещения рис. 1.3б. На рис. 2.9г дана упрощенная эквивалентная схема каскада, выбранная для анализа.

С учетом того, что u_ЗИ1=u_ВХ1 –u_И, а u_ЗИ2=u_ВХ2 –u_И, с помощью метода узловых напряжений для схемы, представленной на рис. 2.9в, можно составить систему уравнений третьего порядка, связывающую u_ВХ1, u_ВХ2 и u_ВЫХ =u₁ –u₂. Решение этой системы уравнений и дальнейший анализ каскада оставляем на самостоятельную работу.

Упростим эквивалентную схему каскада, представленную на рис. 2.9в, полагая, что значения дифференциальных проводимостей транзисторов G_ВН столь малы, что ими можно пренебречь. Соответствующая упрощенная эквивалентная схема каскада дана на рис. 2.9г.

Рис. 2.9. Симметричный дифференциальный усилительный каскад:

а) принципиальная схема;

б) промежуточная эквивалентная схема;

в) эквивалентная схема каскада;

г) упрощенная эквивалентная схема каскада

Для этой схемы:

i₁ = – S(u_ВХ1 – u_И), i₂ = – S(u_ВХ2 – u_И).

Далее имеем:

u₁ = R_C i₁ = – R_CS(u_ВХ1 – u_И), u₂ = R_C i₂ = – R_CS(u_ВХ2 – u_И).

И, наконец, получаем выражение, иллюстрирующее работу и поясняющее название рассматриваемого каскада:

Из этой формулы видно, что симметричный дифференциальный каскад усиливает разность приложенных к его входам напряжений u_ВХ1 и u_ВХ2. Коэффициент усиления разностного сигнала пропорционален крутизне ВАХ транзистора S и величине сопротивления его нагрузки R_C.