Курсовая работа: КП - Дифференциальный усилитель - 3

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине: «Основы схемотехники».

«Дифференциальный усилитель»

Введение

К числу наиболее часто применяемых функциональных преобразований аналоговых сигналов относится усиление электрических колебаний, в результате которого на выходе устройства, называемого усилителем, получают колебания, мощность которого которых превышает мощность, подводимую к входу усилителя. Усиление происходит за счет того, что схема усилителя содержит источник энергии, обычно называемый источником питания, и активный усилительный элемент, обычно транзистор, с помощью которого энергия источника питания преобразуется в энергию электрических колебаний необходимой мощности.
Усилители электрических сигналов используются во многих областях современной науки и техники. Они находят широкое применение в радиосвязи и радиовещании, радиолокации, радионавигации, телевидении, проводной связи, аппаратуре записи и воспроизведения звука, измерительной аппаратуре, электронных вычислительных машинах, следящих и управляющих устройствах, аппаратуре геофизической разведки, точного времени, медицине и многих других случаях.
Усилители постоянного тока (УПТ) применяются для усиления сигналов, частота которых или равна нулю, или настолько мала, что невозможно использовать для связи с нагрузкой емкостные и индуктивные элементы. Связь между элементами внутри усилителя и выходной цепи с нагрузкой обязательно должна быть непосредственной (гальванической), а АЧХ, практически равномерной в полосе частот. Непосредственная связь в усилителе приводит к дополнительной постоянной составляющей в выходном сигнале, обусловленной статическим режимом работы активных элементов, которую необходимо компенсировать до необходимого уровня.
Большое влияние на качественные показатели УПТ оказывают нестабильности питающих напряжений, изменение значений элементов схемы под влиянием изменений параметров окружающей среды, старение элементов. Это вызывает дрейф выходного напряжения – медленное самопроизвольное изменение выходного сигнала при отсутствии сигнала на входе усилителя.
Оптимальное решение вопросов межэлементной связи в УПТ, стабилизации его статического состояния является одной из главных задач при его построении. Пример такого решения иллюстрирует схема дифференциального усилителя постоянного тока. Дифференциальный усилитель (ДУ) представляет схему, состоящую из двух симметричных усилителей, образующих мостовую схему и имеющих раздельные входы и выходы (рис 1.1). Элементами моста являются транзисторы , и резисторы , . Питание ДУ осуществляется в общем случае от разнополярных источников и , что позволяет создавать необходимые уровни напряжений на элементах схемы как положительной, так и отрицательной полярности. Нагрузка может быть включена между коллекторами транзисторов (симметричный выход) или подключена к одному из коллекторов относительно общей точки схемы (несимметричный выход). Эмиттеры транзисторов объединены в их общей точке и подключены через резистор к источнику . Величиной резистора задается суммарный ток , протекающий в эмиттерах транзисторов, симметрично распределяющийся между транзисторами.
Если на входы схемы поданы сигналы одинаковые по величине и фазе, называемые синфазными, то токи обоих транзисторов будут изменяться на одинаковую величину, а напряжение на по прежнему будет сохраняться равным нулю. Если на входы схемы поданы одинаковые по величине, но сдвинутые по фазе на сигналы, называемые дифференциальными, то возрастание тока в одном плече будет сопровождаться уменьшением тока в противоположном, вследствие чего появится напряжение на дифференциальном выходе. Таким образом, схема в идеальном случае реагирует на дифференциальный сигнал и не реагирует на синфазный. Изменение температуры, паразитные наводки, старение элементов, флуктуации параметров транзисторов можно рассматривать как синфазные входные воздействия. Следовательно, ДУ обладает очень высокой устойчивостью работы и малочувствителен к помехам. Классификация ДУ идет по выходному сигналу: с симметричным выходом (сигнал снимается между коллекторами транзисторов и ) и с несимметричным выходом (сигнал снимается с одного из коллекторов транзисторов и ).
Основными техническими параметрами ДУ являются: коэффициент усиления дифференциального сигнала, коэффициент усиления синфазного сигнала, коэффициент подавления синфазного сигнала, входное сопротивление ДУ, выходное сопротивление ДУ, напряжение смещения ДУ, ток смещения ДУ, дрейф выходного напряжения смещения, полоса усиливаемых частот.

Схема электрическая принципиальная