Режимы работы дифференциального усилителя (ДУ)

1).Как и в случае балансного моста (рис 2.7), в отсутствие сигнала напряжение на выходе U_ВЫХ равно нулю, так как точки и потенциалы коллекторов транзисторов VТ1 и VТ2 равны. Поскольку схема симметрична, всякое изменение характеристик транзисторов (за счет изменение температуры или из - за старения) вызывает одинаковое изменение токов в обоих плечах, поэтому разбаланса схемы не произойдет и дрейф выходного напряжения будет практически равен нулю.

Рассмотрим, как изменяется состояние схемы при одновременной подаче на входы 1 и 2 переменных синусоидальных сигналов.

2). На входы ДУ поданы синфазные сигналы (равные по амплитуде, частоте и фазе). Потенциалы баз транзисторов VТ1 и VТ2 изменяется на На это же значение изменятся потенциалы эмиттеров. Ток через резистор R_Э поровну распределится между плечами ДУ, и потенциалы коллекторов изменятся на одно и тоже значение. Напряжение на выходе будет равно нулю (U_ВЫХ12=0). Таким образом, идеально симметричный ДУ не пропускает на вход синфазный сигнал.

3). На входы ДУ поданы дифференциальные сигналы (равные по амплитуде, частоте, но противоположные по фазе) . Входное напряжение будет равно разности этих сигналов U_ВХ12= U_ВХ1-U_ВХ2. Поскольку схема симметрична, часть напряжения, равная U_ВХ12/2, приложится к эмиттерному переходу одного транзистора (со знаком плюс), а другая часть - к эмиттерному переходу другого транзистора (со знаком минус). Потенциал эмиттера одного транзистора увеличивается, а другого уменьшается на U_ВХ12/2 соответственно, приращения токов в плечах схемы будут одинаковы, но иметь разные знаки. Потенциал коллектора одного транзистора увеличивается, а другого уменьшается на одно и тоже значение. На выходе схемы появится разность потенциалов. Выходное напряжение U_ВЫХ12=U_ВЫХ1- U_ВЫХ2 ¹ 0. Таким образом, ДУ усиливает разность входных сигналов.

Поскольку рассмотренный тип усилителей реагирует только на дифференциальный сигнал, его называют дифференциальным усилителем.

В идеальных ДУ за счет подавления синфазного сигнала дрейфа нуля не существует, так как напряжение дрейфа обоих плеч является синфазным сигналом для симметричных цепей ДУ. Помехи и наводки, действующие одновременно на оба входа, часто являются синфазными составляющими входного сигнала, но, поскольку абсолютная симметрия плеч ДУ практически возможна, полностью подавить синфазную составляющую входного сигнала не удается. В реальных ДУ дрейф нуля существует, но он очень незначителен по сравнению с дифференциальным (полезным) сигналом.

Коэффициент усиления дифференциального сигнала при идеальной симметрии схемы, когда отсутствует синфазная составляющая входного сигнала:

,

где выходное напряжение . В реальном ДУ в присутствии синфазной составляющей сигнала выходное напряжение:

,

где Кс-коэффициентусиления синфазного сигнала. Когда дифференциальный сигнал отсутствует:

.

Качество дифференциального усилителя оценивают коэффициентом подавления синфазного сигнала

К_П.СС.= К_Д/К_С .

У современных ДУ или 80-100 дБ.

Дата добавления: 2014-01-15