Дифференциальный усилитель. Рис.63. Схема дифференциального каскада усилителя постоянного тока Дифференциальная схема каскада выполнена на двух одинаковых транзисторах

Рис.63. Схема дифференциального каскада усилителя постоянного тока
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 Е к2 снижает 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 R к1 и R к2. При этом мост сбалансирован, напряжение на коллекторах при отсутствии входных сигналов нулевое:

U вых = Uвых1U вых2 = 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 (U вх = 0), эмиттерный ток делится поровну между транзисторами. Токи I э1 и I э2 определяются входными токами покоя:

(7.31)

При равенстве эмиттерных токов будут равны токи коллекторов.

I к1 = I к2 = a (I э/2)» I э/2

и напряжения на коллекторах:

U к1 = U к2 = U бал» E к1 – (I э R к/2)

Это состояние покоя. При подаче входного сигнала на вход 1, растет ток базы Т1, растут и токи I э1 и I к1, а токи I э2 и I к2 уменьшаются. Изменение токов происходит на одну и ту же величину, поскольку ток I э остается постоянным. Напряжение на коллекторе Т1 уменьшается: U к1 = E к1I к1 R к1, а на коллекторе Т2 растет: U к2 = E к1I к2 R к2. На выходе появляется напряжение

U вых = U к2U к1 = D U к2 + D U к1 = 2 D U к (7.32)

где D U к2 и D U к1 - 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 D U к1 отрицательно (вход инвертирующий), а D U к2 - 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 D I к1 = b I вх и напряжений на коллекторах:

D U вых1,2 = D I к R к = b I вх R к

Подставив это выражение в уравнение для I вх и поделив его на e г, получим:

(7.34)

Полученный коэффициент усиления примерно равен половине коэффициента усиления одиночного каскада.

При подаче на входы дифференциального сигнала (U вх1 и U вх2 разной полярности), получим:

U вых = K (U вх1 + U вх2) (7.35)

При подаче синфазного сигнала на входы (U вх1 и U вх2 одной полярности), будем иметь:

U вых = K (U вх1 - U вх2) (7.36)

Рис.65. Структурная схема усилителя постоянного тока с модуляцией сигнала


Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями:  



double arrow
Сейчас читают про: