Усилительные свойства каскада

Рассмотрим усилительные свойства каскада. Прежде всего, надо отметить,что каскад позволяет подключать источники входного сигнала различным образом.

1.Источник включается между базами транзисторов, как показано пунктиром

на рис. 2.21. Ко входу V1 приложено u_вх1= е/2. Пусть е>0, тогда под воздействием положительного напряжения на базе появится положительное приращение ΔI_б1 и ΔI_к1=β ΔI_б1, увеличение тока i_к1, протекающего через R_к1, снижает напряжение Uкэ1: Δuкэ1<0. Ко входу V2 приложено u_вх2= -е/2, вызывающее уменьшение тока базы –ΔI_б2 и уменьшение тока коллектора V2 на значение ΔI_к2= -ΔI_б2 Напряжение u_кэ2 увеличивается ΔU_кэ>0. На нагрузке u_вых=ΔUкэ_2—ΔUкэ1=2ΔU_кэ Обращает на себя внимание, что при u_вх1=u_вх2, Δiэ1=-Δiэ₂, поэтому iэ₁+i_э2 =const,т.е. сигнал ОС ΔU_э=0 и падение напряжения на R_э не оказывает влияние на коэффициент усиления. Итак, в каскаде преодолено противоречие между необходимостью стабилизации режима покоя и снижением коэффициента усиления за счет ОС

2.Источник входного сигнала подключается только ко входу V1:u_вх1=е, вход второго транзистора закорачивается: u_вх2=0. Под воздействием входного сигнала изменяется ток базы, его приращение ΔI_б1>0 при e>0, растет i_к1, увеличивается падение напряжения на R_к1, на коллекторе ΔU_кэ1<0i. При увеличении i_б1 увеличивается i_э1. Как указано выше, ОСС по сумме токов (i_э1+i_э2) стабилизирует указанный ток, протекающий через R_э т.е. i_э1+i_э2=const, поэтому ΔI_э2= -ΔI_э1.Отсюда Δİ_б2= - Δİ_б1, Δİк2= - Δİк₁, ΔU_кэ2= - ΔU_кэ1, На нагрузке U_вых= - ΔU_кэ2 - ΔU_к1>0. Таким образом, подача входного сигнала на вход V1 вызывает изменение токов и напряжений в обоих транзисторах благодаря стабилизации тока i_э1+i_э2. Аналогично можно рассмотреть подачу сигнала на вход V2. При подачи сигнала на V1 полярность сигнала на выходе совпадает с входным сигналом (вход V1 называется прямым входом). При подаче на вход V2 полярности входного и выходного сигналов противоположные (вход V2 - инвертирующий). При этом отмечаем, что схема дифференциального каскада симметрична и знак выходного напряжения зависит только от того, какое направление его принято за положительное..

3.На оба входа каскада можно подавать напряжение от независимых источников сигналов, в режиме линейного усиления выходное напряжение может быть найдено по принципу суперпозиции от воздействия каждого из сигналов.

Перейдем к количественной оценке усилительных параметров дифференциального каскада. При этом схема замещения имеет вид рис. 2.22.

Поскольку iэ1+iэ2=const, то i_б1+i_б2= (э1+iэ2iэ)/(1+β)=const, следовательно, ΔI_б1 =-ΔI._б2 Приращение входного тока источника u_вх1 протекает через V1, через эмиттерную цепь втекает в V2 и замыкается через источник сигнала u_вх2, связанный с источником u_вх1 общим проводом (рис.). На схеме замещения этот контур тока показан пунктиром. Закон Ома для контура дает соотношение

r_вхэ=-I_б2

Отсюда При R_н=

Мы вновь убеждаемся, что эмиттерная цепь, служащая для стабилизации режима покоя, в дифференциальном каскаде не влияет на коэффициент усиления: ОС по переменной составляющей токов в каскаде нет.

Найдем другие параметры, характеризующие усиление дифференциального каскада

R_вх =(u_вх1-u_вх2)/ΔI_вх=2r_вхэ,

где ΔI_вх = ΔI _б1

Сравнение с выражением для обычного усилителя показывает увеличение входного сопротивления в 2 раза, что связано с протеканием тока источников сигнала через оба транзистора. Найдем R_вых, для этого приравняем входные напряжения нулю. При нулевых входных сигналах βΔI_б1 =0, βΔI_б2=0 и сопротивление каскада со стороны выхода

R_вых=2R_к

По сравнению. с выражением для обычного усилителя здесь сопротивление возросло в два раза. Полученные выражения можно использовать для построения обобщенной схемы замещения дифференциального каскада. Дифференциальный каскад усиливает разность сигналов, поэтому при подачи на оба входа одинаковых сигналов выходной сигнал будет равен нулю. При этом усилитель работает в режиме синфазных сигналов. Возможен режим несимметричного дифференциального каскада.

Рис.2.22. Схема замещения дифференциального каскада.

Дата добавления: 2015-05-06