Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 26
Текст из файла (страница 26)
5,3). При этом выходная цепь может быть как симметричной, так н несимметричной относительно общего провода (см, рис, 2.30). Напряжение на выходе дифференциального каскада согласно его определению (5.5) и, = — К (и', — и",). |зв марактерной особенностью дифференциального каскада является „ечувствительность к синфазному сигналу, т. е. напряжениям мт и стог на входах, амплитуда и фаза (полярности) которых совпадают. 5л Рис. 5 3.
Схема одяокаскадного дифференциального усилителя Направления таиов т"о, т"н и полярность напряжения иь от веяают отсутствию ею наля на второн входе Дейгствнтельно, при поступлении на вход напряжения, допустим, положительной полярности изменения коллекторных токов (и напряжений) одинаковы, в результате напряжения и'е и и"а продолжают оставаться равными, а выходное напряжение ие= ж =и'е — и е=О. Если )сап=О и и",=О, то ток г",=О, а напряжение и"а= тт = — ст.( „=О, при этом йе= — К,рю и ~на выходе возникает напря- о л жение па=и е — и а= — Йкс к со знаком «мииус» и «плюс» между выводами 3 и 4.
Несложно убедиться в том, что если и',=О, а « --о и;>О, то и,=и т — и'а=ус„с'"„, где с'н, с"„— изменения (переменные составляющие) коллекторных токов, вызванных напряжениями ст', и иоь При подаче на входы противофазного сигнала, т. е. напряжений, равных по амплитуде ~и",) =)и'г~, но противоположных по фазе (при гармоническом сигнале с фазовым сдвигом 180') и",= = — и',, выходное напряжение ил=2)с„(', с той же полярностью, что и при сс",=О. П ри необходимости получения несимметричного выхода сигнал снимают с выводов 3 — О (или 4 — О) (ввиду, небольшого сопротивления источника питания точки О, О' и О" по переменному напряжению эквипотенциальны). Но в этом случае при )с,=О сигнал, поданный на вход 2 — О, не поступает на рассматриваемый вы:о, д, а это означает, что при синфазном сигнале на выходе 3 — О существ .'щ ствует только сигнал, поступающий с первого входа, не компеисп сгруемый сигналом на втором входе, т.
е. в данных условиях (неснмьгет ич летричный выход при )се=О) усилитель утрачивает нечувствительность к синфазному сигналу. Чтобы выходе я бы сохранить это важное свойство н при несимметричном нала, осуц спользуют достаточно глубокую ОС для синфзного сиг суц~ествляемую с помощью сопротивления Й„, введенного в общую эмиттерную цепь (рис. 5.3) . 137 Я4 При действии синфазного сигнала и",=и',=и1)0 одинаково увеличиваются эмиттерные токи Уа=(иа=(, и напряжение, теряе. мое на сопротивлении Й,о, в результате напряжения на промежут КаХ бава — ЭМНттср иб.=и1 — 2Йье(ь И ТОКИ Ь'„И Ьь СтаНОВятСя МЕНЬШЕ в число раз, равное глубине ОС.
Глубина атой ОС, представляющая собой уменьшение козффициента передачи синфазного сигнала, определяется с помощью выражений (3.!О), (3.22) и (3.23) с учетом того, что 21 — — Йь Ях((Я, „Я =й!ы, Ум=2уп и 2а=Йьо, и для малых частот ((-ь0) оказывается равной р 1+ 2Йае)гата ухта 1 1 чвагаЙаа (" 6) Йх+Апэ %а+Ахти Можно считать, что при несимметричном выходе синфазный сигнал практически отсутствует, т. е. слабо влияет, если Г, составляет по меньшей мере 10000 (80дБ). При ум,— — 50 МСМ и йп,=Й, сопротивление Й,о должно быть ~не менее 200 кОМ. Обычный резистор здесь непригоден, так как теряемое на нем постоян- 'Е, ное напряжение оказывается я) яз яя недопустимо большим. Напри(р„яят мер, если (з —— 2 МА и Йае= я Разе уя =200 кОМ, то оно достигает :а уя 800 В1 язаае" Хорошие результаты полуязеаз яя чаются, если в качестве Йае использовать транзистор с местной ОС по току, осуществляегааезяз мой с помощью резистора Й2 с аз небольшим сопротивлением (рис.
5,4). Эту комбинацию называют генератором стабильного тока (ГСТ), сопротивление которого Рис. йы. Прннннпнальная схема деухна «адного днфферендна. ьного можно найти, если приравнать уснлнтелн (часть оу типа его выходному сопротивлению К)4ОУД! А(Б) каскада с ОБ при наличии в це- пи базы сопротивления Йб (в данном случае близкого к сумме сопротивлений транзистора )зб в диодиом включении и резистора Й7 (см.
(441)). Входящее в выражение (4.41) Й, следует приравнять сопротивлению резистора Й2, которое обозначим через Йр).' )+ вата Й~а)((дна+ Рб) аых а,„ где йп„йа„, йаха — параметры транзистора )зу. Например, у транзистора КТ315Б, работающего в режиме ((Ив=3 В, (х=4 МА й~„=!,6 кОМ, йаы=130, йхе,=40 мкСМ, выходное сопРотивление без местной ОС (Йм>=0) равно 1()ме,=1(40=0,025 МОм=-25 кОМ, а при включении в цепь эмиттера резистора с сопротивлением 138 300 Ом и Ра=йп, получается равным Й,3=325 кОм, т.
е. (1+/1„,Я~2>((/2„,+Ра)] =(1+130 300/(!600+1600))=13 раз больше. Пр!1 этом на ГСТ теряется постоянное напряжение 3+ 0,3 4=4,2 В и глубина ОС для синфазного сигнала Р„если у21,— — 50 мСм и /э,г йи„превышает 16000, что можно считать достаточным. дифференциальный каскад на рис. 5.3 обладает высокой стабильностью — порядка 1 мкВ/'С, если он выполнен в виде полупроводниковой ИМС, что обеспечивает малый разброс параметров транзисторов.
Повышению стабильности способствует также глубокая ОС для синфазного сигнала. Низкая чувствительность каскада к одинаковому, в частности, постоянному напряжению на обоих входах облегчает осуществле- НИЕ МЕжКаСКадНЫХ СВяЗЕй. СОПрстИВЛЕНИЕ /233 На рИС. 5.3, В ОтЛИ- чие от сопротивления одиночного транзистора (/сз на рис. 3.5), не вносит ослабления при симметричном выходе. Действительно, при поступлении сигнала только на один вход (допустим, на первый) с положительной мгновенной полярностью увеличивается ток транзистора )21 и переменная составляющая его эмиттерного тока направлена сверху вниз. Возникающее при этом напряжение ияээ СннжаЕт аМПЛИтУДУ ТОКОВ 1', И Рх И ЧаСтИЧНОГО ВЫХОДНОГО НаПРЯ- жения и'2= — /231'х. Однако под действием напряжения ияэа в передаче сигнала принимает участие транзистор 112, у которого изменение тока !"„направлено противоположно 1'„в результате выходное напряжение па=и'2 — ин2 становится больше.
Параметры дифференциального каскада. Сначала будем исходить из того, что на второй вход (рис. 5.3) сигнал не поступает (е", = О). Входное сопротивление левой части каскада зависит от сопротивления нагрузки /г„ в эмиттерной цепи, образованного яз ПаРаЛЛЕЛЬНО СОЕДИПЕННЫХ /С„ И ВХОДНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ Рнхэ транзистора У2, включенного с транзистором 111 по схеме с ОБ. Транзистор У1 при наличии нагрузки Я„, при передаче сигнала к транзистору Р2 выполняет функцию эмиттерного повторителя, что позволяет найти входное сопротивление последнего по формуле (4.58): /(нх 1 йма + (1 + ймэ) /133 /211 а + й213 /энэ.
(5 ~) Входное сопротивление транзистора Р2 со стороны эмиттера согласно (4.39) равно Рнх 2 = (/2„„+ И1)/(1+ й213) ж (ям*+ /(1)/й „(5.8) так как в цепи базы транзистора Р2 находится сопротивление источника сигнала Я1, заменяющее здесь /13. Сопротивле ие нагрузки в цепи э. Ттера согласно определению / эайах2/(/1 эа+ /13х2), ИЛИ /( )/аа ())1 + Йпэ) (5.9) нэ ~11 + Зпа + яма йаа Подставляя (5,9) в (5.7), находим /.1 о 1 (н1+ з113) ~213 ~~33 Й1 + 61 1э + 1 313 )133 2зв ПО ИЗВЕСтНОМу СОПрстиВЛЕНИЮ )Гах НЕтрудНО ОПрЕдЕЛИтЬ ТОКИ транзисторов У, и УО и выходное напряжение. Так, ток базы (' = 1 (~~г + а11О + В21О ~~вэ) о 1 — — — (5.11) )гг+ )гвх Фг+ ап) Яг+ 6п в + 2(гага Рэо) токи коллектора н эмиттера (гпэ(Р, + апа+ (гпа )тщ) г"1 ((21+ "иэ) ((21+ (гпэ+ 2(лага )Оэа) Ток 1",=('"„транзистора У, является долей тока 1',=1'„, пропорциональной отношению проводимости !//г',„2 к суммарной прово- дИМОСтИ !/)(222+1//(во; уЧИтЫВая ПрОтПВОПОЛОжНОСтЬ НанраВЛЕНнй( токов, находим (2212 гово г к Лг + Вггэ + (гага )т-о ((1'гвх 2) 1 л ) /)(гв2 2 + ( Фаэ 'о к или а 213 дээ о 1 ()11+ «112) ((го + "гхв + э('гг а ~1эа) Разделив 1", на йм„находим ток базы транзистора УО (221 э )го о о 1 ' О= Ж+ а112) ()11 + (гггэ+ 2агга ((.О) (5.13) (5.14) (5.17) юг+ам, Выражения (5.!!) — (5.!7) были получены, исходя из того, что ЭДС сигнала е', действует только на входе ! — О, В более общих условиях, когда сигналы на обоих входах е', и е",, токи транзисторов и составляющие выходного напряжения представляют собой алгебраические суммы результатов воздействия этих сигналов: вггэ !((21+(гага+ (гага г(эо) О 1 (гагавол 11 .
,18) к (('1+ ~па) (~~1+ (гиэ+ ~(221а (эо) ,'к (((1 + Ии, + ап, )122) о'1 — Лггэ йао о" 1 э ', 9) (гага ((21 + лиэ) (йг + Ииа + 2И212 )гао) Токи 1"„и ("О находятся подобным образом при взаимной заыене Е'1 И Е"1. (40 от которого зависит входное сопротивление, когда на обоих входах существуют напряжения сигналов и'~ и ивь По известным (', и 1"„определяем напряжения при несимметричном и симметричном выходах: и = — )( ('к = — — — — — — '- —; (5.15) лога ((11 + (гиа + (гага )1ао) )1к О 1 2 К ()21+ "112) (гг+ Ипа + О(121О (гэа) (5.16) (йг + "па) ()21 + аггэ + 2(2212 йао) Папряжения на выходах подчиняются этому же правилу: Иэээ !Яэ+ Имэ+ Имэ ээо) е'э Иэээ )~эое"э! )(а (" э + И ма) (йэ + Имэ + 2Иэээ еаэо) Иэээ !(Иэ + И ма + Има Йээ) е", — Иэээйоо е' э) йа (5.20) (5.21) Пэа = — )мае а ()ээ + Имэ) Фэ+ яма + 2Иээа аао) Иэ,э Ра (е'э — е" д) па= и а — и'э=— пэ+Има (5.22) При симметричном выходе выходной сигнал пропорционален (при несимметричном приближенно) разности ЭДС входных сигналов е"~ — е'ь а сквозной коэффициент усиления при противофазном сигнале (и",= — и'~) ' аэ ! 2Имэ Иа эха е', ~ ((,+Иыэ (5.23) не зависит от сопротивления )г,о.
Это объясняется тем, что токи 1',=Ра и (еэ=(аа пРи пРотивофазном сигнале Равны по абсолютному значению и противоположны по направлению, следовательно, в цепи элемента связи Рэо отсутствует переменная составляющая тока. При несимметричном выходе сквозной коэффициент усиления Имэ е'» (5.24) оказывается в два раза меньше, чем при симметричном выходе (5.23) . При синфазном сигнале (е"~=е'~) напряжение (5.25) йэ + Имэ + 2дма Рао не равно нулю, как при симметричном выходе (из=0); однако при глУбокой ОС (Рэ»1) оно оказываетсЯ сРавнительно небольшим. Следовательно, для снижения чувствительности к синфазному сигналу следует выбирать больше сопротивление )е,о.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
