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

Дифференциальный усилитель в интегральном исполнении.

Дифференциальный усилитель можно реализовать на дискретных элементах. Для этого необходимо подбирать транзисторы левого и правого плеч с очень близкими параметрами. При сильно различающихся параметрах схема дифференциального усилителя неработоспособна, так как один из транзисторов с большим коэффициентом усиления тока своим эмиттерным током через эмиттерное сопротивление запирает другой транзистор.

Иногда вместо подбора транзисторов для балансировки схемы применяют выравнивающие резисторы /?э1 = /?э2~50 Ом. Через эти резисторы подключается эмиттер каждого транзистора к верхнему концу общего резистора Rg или к коллектору заменяющего его транзистора.

Даже при точном подборе транзисторов и резисторов дифференциальный усилитель на дискретных элементах имеет температурные параметры, значительно худшие, чем дифференциальный усилитель в интегральном исполнении. У последнего транзисторы и резисторы близки по своим температурным параметрам, так как изготовлены в результате одних и тех же технологических процессов. Кроме того, они находятся настолько близко друг к другу, что при изменении окружающей температуры и разогреве схемы от протекающих токов их температура почти одинакова.

В одной микросхеме часто применяется несколько транзисторов, включаемых для увеличения усиления каскадно. Кроме того, выпускаются микросхемы однокаскадных дифференциальных усилителей, например К118УД1.

вх.1

вых. г

"63

вх.г

5.7X

/,8к

1 1,7 к

Рис. 10.5. Принципиальная схема дифференциального усилителя К118УД1



На рис. 10.5 приведена принципиальная схема дифференциального усилителя КИ8УД1. Транзисторы VT1 и VT2 образуют два плеча дифференциального усилителя. Транзистор VT3 выполняет роль эмиттерного сопротивления. Для температурной компенса-дни смещения входной характеристики в его базовой цепи включен эмиттерный диод VD.

Пример. При двух источниках питания напряжением ±6,3 В относительно земли схема на рис. 10.5 потребляет от верхнего источника питания, подключенного к зажиму 7, около 1 мА при напряжениях Uex[ = Uex2-0. Определим сопротивление транзистора VT3 постоянному току.

При Uexi=Uaxi=0 коллектор транзистора VT3 находится под напряжением ниже нуля (относительно земли) иа величину напряжения ива транзисторов VT] и VT2. Считая напряжения питания (7„=6,3 В и «вэ = 0,7 В, получаем, что напряжение на коллекторе VT3 относительно зажима 14 UK = Un-UB9 - =6,3-0,7=5,6 В.

Сумма сопротивления транзистора VT3 и сопротивления Ra постоянному току Мл:/11с = 5,6/1,0=5,6 кОм. Сопротивление транзистора VT3 переменному току можно найти по формуле (10.12).

Коэффициент передачи. На рис. 10.6, а приведена схема одного плеча дифференциального усилителя для разностного сигнала. Из рис. 10.3 видно, что при разностном сигнале и симметрии схемы токи транзисторов VT1 и VT2 через эмиттерное сопротивление равны и противоположны но фазе. Поэтому при усилении разностного сигнала на сопротивления (см. рис. 10.3) нет переменного напряжения. На этом основании в схеме на рис. 10.6, а, справедливой при усилении разностного сигнала, эмиттерное сопротивление отсутствует. В соответствии с данной схемой коэффициент передачи разностного сигнала для одного плеча схемы

110.13)

Множитель 1/2 появился потому, что на входе / действует лишь полонина полного разностного напряжения между двумя входами.

Общий коэффициент передачи разностного напряжения двумя плечами дифференциального усилителя

Kp = 2KpihuRnilhne. (10.14)

На рис. 10.6,6 приведена эквивалентная схема дифференциального усилителя для синфазного сигнала. Она получена рассечением схемы на рис. 10.3 по вертикальной оси симметрии. На ос-



Рис. 10.6. Эквивалентные схемы одного плеча дифференциального усилителя



новании этой схемы коэффициент передачи синфазного сигнала одним плечом схемы

KciRnillRs. (10.15)

В качестве эмиттерного сопротивления обычно используется транзистор (см. рис. 10.5), поэтому эквивалентное сопротивление Ra равно выходному сопротивлению транзистора VTS для переменного тока. На рассмотренном выше примере мы убедились, что это сопротивление для переменного тока, а следовательно и для приращения постоянного тока, очень велико. Коэффициент передачи синфазного сигнала одним плечом дифференциального усилителя очень мал, так как все приращение синфазного напряжения падает на эмиттерном сопротивлении.

При полной симметрии схемы результирующей коэффициент передачи синфазного сигнала Кс=Кс\ - Кс2 = 0.

Несимметричные включения. Иногда усиливаемое напряжение подают лишь на один из входов дифференциального усилителя, а второй вход соединяют с общим проводом (землей). В этом случае входное сопротивление усилителя

Rex2hna, (10.16)

так как только половина напряжения, подаваемого на вход усилителя, является напряжением база - эмиттер, другая половина этого напряжения падает на эмиттерном сопротивлении, с которого в противофазе поступает на вход второго транзистора. Как указано ранее, при таком включении дифференциальный усилитель является фазоинвертором. На его двух выходах относительно земли создаются два одинаковых напряжения, имеющих противоположные фазы.

При подаче напряжения на один или оба входа дифференциального усилителя выходное напряжение можно снимать как с двух, так и с одного выхода. Если подавать напряжение на оба входа и снимать его с одного выхода, то коэффициент ослабления синфазного сигнала в соответствии с (10.3) и (10.15)

Коссф = Kpi/Kci hMhna. (10.17)

Пример. Пусть в микросхеме дифференциального усилителя ft2ia = 50; кцд-\,Ъ кОм; Яэ = Reux=9>2Q кОм. По (10.17) определяем коэффициент ослабления синфазного сигнала

Ко=.с*=Кр,/К=1 = /г21,/?зАиа= 0,5-102.8,2-1071,5=2,7-10*.

Если вместо транзистора VT3 (см. рис. 10.5) применить обычный резистор, имеющий такое же сопротивление постоянному току, как и транзистор (Яз = = 5,6 кОм), то значение коэффициента ослабления синфазного сигнала уменьшится прихмерно на 2 порядка.

Хотя при симметрии схемы дифференциального усилителя обеспечивается ослабление синфазного сигнала даже при Ra=0, очень важно, чтобы это сопротивление для синфазного сигнала было максимальным, и синфазный сигнал не вызывал смещения рабочих точек транзисторов в нелинейную область. Отсюда следует необ-



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



0.0018