Главная - Литература

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [71] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169

жимами / и 2 можно получить напряжение, пропорциональное разности напряжений, приложенных к входным зажимам. Зависимость выходного напряжения от разности входных линейна, если входные напряжения, являющиеся базовыми, положительны для транзисторов п-р-п-тяпа. При этом разностное напряжение не должно превышать нескольких десятков милливольт, когда разностный коэффициент усиления близок к 100, а синфазное напряжение (Wgxi-f Wxe2)/2 лежит в некотором интервале, например от 3 до 6 В. Этот интервал зависит от напряжения источника питания и сопротивлений схемы.

Покажем, что схема имеет тем большую симметрию, чем больше общее сопротивление для переменного тока в цепях эмиттеров. Для этого на входе / создадим некоторое приращение напряжения AUsxu а потенциал входа 2 относительно земли оставим прежним. Это приращение напряжения вызовет приращение эмиттерного тока Aiei транзистора VT1. За счет прохождения части этого приращения тока, равной At, через эмиттерное сопротивление Rs и сопротивление источника Rs, не показанного на рис. 10.3, на базе транзистора VT2 создается приращение напряжения с противоположным знаком, вызывающее приращение эмиттерного тока второго транзистора. Очевидно, что только при Rs = oo получим Дгэ1=-At92 (см. рис. 10.3), и можно считать, что ответвление части тока Дг в сопротивление Rs ничтожно мало.

В соответствии с законом Кирхгофа отношение токов в двух параллельных ветвях обратно пропорционально отношению их сопротивлений. Поэтому асимметрия дифференциального усилителя характеризуется следующим отношением:

At {huэ + Rг)/{h2s+\)

где At - часть приращения эмиттерного тока первого транзистора, ответвляющаяся в эмиттерное сопротивление; числитель правой дроби равен сопротирению второго транзистора со стороны его эмиттера. Следовательно, для хорошей симметрии схемы необходимо выполнение условия

i?.>(/llla-fa)/(/l2Ia-fl),

при котором приращения эмиттерных токов транзисторов VT1 и V72 равны и противоположны по фазе, т. е. At92=-Atsi-

Вольт-амперная характеристика. При достаточно большом Rs можно считать постоянной сумму эмиттерных токов: tsi-f tg2=/o =

= const. При этом их разность tgi -tg2= - 2At9i = 2At92.

Нас интересует отношение

Atjfl/tKl«-At9l/(/o/2)= (t9i-t92)/(i91+t92). (10.9)

Эмиттерный ток является экспоненциальной функцией напряжения база - эмиттер:

ts«*-/sexp(uB9/fr).



Напряжение база - эмиттер первого транзистора Ибэ! = «exi - «э, а второго транзистора «БЭ2 = «вж2-"э. При симметрии схемы ивв\ = ив/2-ив; Ub92= - Ud/2-иэ, где U9 = UCTi-Uax2 -дифференциальное (разностное) напряжение.

Подставляя значения напряжений Usai и Ub92 в выражение для эмиттерного тока, получаем эмиттерные токи tgi и 192. Подставляя их в (10.9), имеем

MKi=(h/2)ih{ua/2Ur). (10.10)

При изменении аргумента от - оо до +оо гиперболический тангенс изменяется от -1 до +1. Поэтому Aiki изменяется от -/о/2 до -f/o/2, где /о -сумма эмиттерных токов, равная току генератора стабильного тока.

Из выражения (10.10) следует, что дифференциальный каскад можно использовать в качестве амплитудного ограничителя. Например, при Ua=4T~0,l В AtKi = 0,96/o/2. Следовательно, при амплитуде разностного сигнала, равной примерно 0,1 В, происходит ограничение амплитуды выходного тока.

При UgUr th {Ug/2Ur)U3/2Ur и

Следовательно, при разностных сигналах, меньших 25 мВ, имеет место линейная зависимость приращения коллекторного тока от разностного (дифференциального) напряжения.

Из выражения (10.10) также следует, что дифференциальный усилитель можно использовать в качестве регулируемого каскада, усиление которого изменяется при изменении /о.

Фазоинвертор. Схему на рис. 10.3 можно использовать в качестве фазоинвертора. Для этого нужно по переменному току закоротить на землю вход 2, оставив на нем постоянное напряжение. В этом случае одна половина напряжения на входе / создается между базой и эмиттером первого транзистора, а другая - между эмиттером и землей. Таким образом, переменные напряжения база - эмиттер первого и второго транзисторов равны, но противоположны по фазе. Точно так же и переменные напряжения на коллекторах этих транзисторов равны и противоположны по фазе.

Деление входного напряжения поровну между транзисторами обусловлено симметрией схемы, обеспечиваемой тем, что Яэг, где Гэ - сопротивление транзистора эмиттер-база для переменного тока. Это можно также объяснить тем, что транзистор VT1 по отношению к транзистору VT2 является эмиттерным повторителем, работающим на сопротивление нагрузки, равное его выходному сопротивлению.

Транзистор в качестве эмиттерного сопротивления. Увеличение сопротивления /?э, необходимое для улучшения симметрии схемы дифференциального усилителя, вызывает повышение падения напряжения на нем за счет протекания постоянных составляющих эмиттерных токов. При общем эмиттерном токе двух транзисторов порядка 1-2 мА и допустимом падении напряжения на эмиттер-



6 f>„, ч-i-

Рис. 10.4. К определению выходного сопротивления транзистора с сопротивлением в цепи эмиттера

НОМ сопротивлении 5-6 В максимальное значение эмиттерного сопротивления не может превышать 3-6 кОм.

Часто вместо резистора в схему дифференциального усилителя (см. рис. 10.3) включают транзистор (рис. 10.4,а). Замена резистора кэ транзистором позволяет при таком же сопротивлении постоянному току обеспечить для переменного тока сопротивление, большее на 1-2 порядка. На рис. 10.4, а приведена схема включения транзистора, а на рис. 10.4,6 - его эквивалентная схема при использовании транзистора в качестве резистора.

Уравнения Кирхгофа для схемы на рис. 10.4,6:

Un=UKe+(In + l6)Re,

In = h2iol6 + h22aUna; (10.11)

Is{R6+hna + Ra)+lKRa=0.

Исключая из (10.11) Una и /б, получаем

и Т1 и Т> R6 + hn, I 1 R6 + huB-i-{h2i,+ l)R, Авыж= IKlnlya --;-г--Г --~-:-~- •

R6H-hiia-\-Rs h22, R6 + hua + Ra

Вследствие малости Rg по сравнению с 1 г22э пренебрегаем первым членом данного выражения по сравнению со вторым. В результате получаем

, J R6 + hns+{h2la+l)Ra hi2a Re + hyia+Ra

Достоинством последнего выражения является его наглядность. Из него следует, что для повышения Reux надо увеличивать Ra и уменьшать Re. При этом Rebix стремится от 1/А22Э (выходного сопротивления транзистора в схеме с ОЭ) к I/A226 (выходному сопротивлению транзистора в схеме с ОБ).

Пример. Пусть 1 г22,9 = 20 кОм; Й2и = 50; /?б = йи = /?э= 1 кОм.

Подставляя эти значения в (10.12), получаем вых=340 кОм. Так как при этом 1/223 = 20 кОм, а 1 г22б=1 МОм, делаем вывод о том, что значение Rebix по порядку приближается к выходному сопротивлению транзистора в схеме с ОБ.

;(10.12)



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 [71] 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169



0.0136