Дифференциальный усилитель

Слайд 3

Общие сведения о дифференциальных усилителях постоянного тока:
Сигнал, равный разности напряжений на входах

ДУ, называется дифференциальным ( Uвхд =Uвх1 −Uвх2 ).
Сигнал, являющийся общим для первого и второго входов ДУ, называется синфазным входным сигналом Uвхсф .
Функционально ДУ состоит из двух симметричных усилительных плеч
(УП1 и УП2) и генератора стабильного тока (ГСТ).
Упрощенная схема ДУ с подключенными источниками дифференциального синфазного сигнала

Слайд 4

Принципиальная схема ДУ с транзисторным токопитающим каскадом Усилитель состоит из дифференциального каскада

на транзисторах TI, Т2 с нагрузочными резисторами R1, R2 и токопитающего каскада на транзисторе ТЗ, выполняющего роль источника тока для эмиттерной цепи транзисторов Т1 и Т2.

Слайд 5

Сумма эмиттерных токов транзисторов Т1 и Т2 равнатоку I0:
Согласно рисунку дифференциальное

входное напряжение ДУ равно

Слайд 6

коллекторные токи Iк1 и Iк2 равны:
где - коэффициент передачи эмиттерного тока

в цепь коллектора;
-температурный потенциал.
Эти выражения определяют передаточные характеристики ДУ,
графики приведены в относительных координатах

Слайд 7

Передаточные характеристики ДУ Графики приведены в относительных координатах

Слайд 8

Наклон передаточных характеристик определяет крутизну ДУ:
(1)
Равенство S2 = −S1 справедливо в

силу условия ,
откуда следует, что dIк1 = −dIк2 . Анализируя выражение (1), находим,что максимальное значение крутизны
(2)
Имеет место при

Слайд 9

На рисунке приведен график зависимости относительной крутизны от относительной величины дифференциального входного

напряжения.

Слайд 10

В симметричном ДУ с идеальным ГСТ при отсутствии входного дифференциального сигнала

(Uвхд =0 ) напряжение между его выходами
что способствует режиму баланса. Можно считать коллекторные токи тоже одинаковые
(3)
Эти токи, протекая по резисторам создают синфазный
уровень напряжения баланса Uвых1 =Uвых2 , который можно рассчитать по
Формуле
(4)
Если на входе ДУ появится дифференциальный сигнал Uвхд , то коллекторные токи БТ Т1 и Т2 начнут перераспределяться: ток Iк1 будет увеличиваться, а ток Iк2 - уменьшаться с сохранением равенства , которое гарантируется идеальным ГСТ.
(5)

Слайд 11

Напряжение инвертируется по фазе, а напряжение
не инвертируется по фазе относительно входного

сигнала. В связи с этим первый вход ДУ называют инвертирующим, второй – неинвертирующим.
Выходной дифференциальный сигнал ДУ равен
Способность обнаружения малых дифференциальных сигналов на фоне
больших синфазных ЭДС является одной из важнейших характеристик качества исполнения ДУ.

Слайд 12

Основные свойства ДУ
1. При транзисторы Т1 и Т2 сбалансированы по току,
т.е.

через каждый транзистор протекает половина тока I0. Если сопротивления
коллекторных нагрузок одинаковы то потенциалы коллекто-
ров равны и симметричное выходное напряжение постоянного тока равно ну-
лю.В окрестности этой точки передаточные характеристики
практически линейны, причем протяженность линейного участка не зависит от
величины тока I0.
2. Крутизна передаточных характеристик зависит от величины питающего
тока I0. Максимальная крутизна при любом значении I0 соответствует напряже-
нию Регулируя ток I0 , можно управлять усилением ДУ.
3. Приращения одноименных токов транзисторов дифференциального
каскада равны по абсолютной величине и противоположны по знаку в любой
точке передаточных характеристик. Переменные напряжения на коллекторных
нагрузках дифференциального каскада противофазны. Крутизна ДУ при сим-
метричном выходе в два раза больше, чем при несимметричном.

Дифференциальный усилитель

Содержание