Дифференциальный усилитель

Простейшая схема дифференциального усилителя (ДУ) показана на рис. 3.18. ДУ состоит из двух одинаковых плеч, содержащих транзистор и резистор. Симметрия ДУ позволяет уменьшить величину приведенного дрейфа по сравнению с однотактным каскадом. ДУ имеет больший коэффициент усиления. Считается, что R_К1=R_К2, а параметры V₁ идентичны параметрам V₂.

Если входной сигнал отсутствует, то коллекторные токи и напряжения будут одинаковы в обоих плечах, а выходное напряжение будет равно нулю. В идеальном ДУ дрейф выходного напряжения отсутствует, так как равенство нулю выходного напряжения сохраняется при одновременном и одинаковом

изменении токов в обоих плечах. Дрейф коллекторного напряжения в каждом из плеч может быть достаточно большим.

Если на входы усилителя подать напряжения равной величины, но противоположной полярности (дифференциальный сигнал), то входной сигнал U_ВХ=2DU_ВХ1=2DU_ВХ2 в силу симметрии поделится поровну между эмиттерными переходами транзисторов VТ₁ и VТ₂. На одном из них напряжение увеличится на DU_ВХ, а на другом уменьшится на DU_ВХ. Соответственно и изменения коллекторных напряжений будут одинаковы по величине и противоположны по знаку:

U_ВЫХ=DU_К1-DU_К2=2DU_К1=2DU_К2.

Так как входной дифференциальный сигнал делится поровну между эмиттерными переходами, то потенциал эмиттеров не меняется, что позволяет при анализе считать эмиттеры заземленными для переменного сигнала. При подаче на входы сигналов равной величины и одинаковой полярности (синфазных сигналов) коллекторные напряжения изменятся на одинаковую величину, а выходное напряжение останется равным нулю. В идеальном ДУ синфазные сигналы не влияют на выходное напряжение.

Коэффициент усиления ДУ можно получить из формулы для коэффициента усиления для однотактного каскада положив R_Э=0 и R_H=R_H. K_UДУ= (3.10.1)

Для низкоомного источника сигнала и при b>>1 можно считать

K_UДУ=. (3.10.2)

Входное сопротивление одного плеча

R_ВХ=r_Б+(1+b)r_Э. (3.10.3)

Входное сопротивление дифференциальному сигналу:

R_ВХ.Д=2[r_Б+(1+b)r_Э] (3.10.4)

Сопротивление r_Э обратно пропорционально току покоя I_ЭП, следовательно для увеличения входного сопротивления целесообразно выбирать малые токи покоя и транзисторы с высокими значениями b.

Для улучшения характеристик ДУ часто вместо резистора R_Э включают источник тока.

Дата добавления: 2014-01-07