Войшвилло Г.В. Усилительные устройства (2-е издание, 1983) (1095412), страница 27
Текст из файла (страница 27)
В заключение отметим, что если рассматривать работу диффеРенциального каскада, начиная от его входов, а не от источника ЭДС е', и е"ь то в выражениях (5.11) — (5.25) Кв, е'ь е, и Й~+Ьиэ заменяют соответственно на К, и'ь и", и Ип„приравни- ваЯ отношение Иэы/Ьн, пРоводимости пРЯмой пеРедачи Уо„. Входное сопротивление в области нижних частот. Сопротивление на одном входе при отсутствии сигнала на другом определяется по выражению (5.10).
В общем случае существования когерентных сигналов (в частности, с одинаковыми частотами (или спектрами) в области нижних частот) ток оазы со стороны одного из входов равен следующей алгебраической сумме: е б Фэ+ Имэ+ Иэээ Яаэ) Е'э Иэээ е'эре"э (5.26 5.
о) (Иэ + Имэ) (Иэ + Има + 2Имэ Рао) 141 При противофазном сигнале (е"1 — — — е',) (б=е г7(йг+ "ив) =" хФтгээ а так как при й1=0 и'~=е'ь то йвх пай б=йи~. (5.27) При синфазном сигнале (е"г=е',) входное сопротивление, как пра. вило, оказывается значительным: йах и гй б ~гга+ 2йгтэ йао~ (5.28) так как о б — ' . (5.29) йг+ Ьггэ+ 2аэга йэа Ь.м+ 2аггэ йэо ' При последовательной ОС по напряжению (рис. 3.7,а) Язт входное сопротивление становит- 1 ся больше.
Чтобы определить его, воспользуемся схемой уси* " „ си лнтеля (рис. 5.5), на неинвертирующий вход дифференциального каскада которого подано э ется напряжение усиливаемого сигнала и'ь а на инвертирующий вход — выходное напряРис. дд Схема УсилителЯ с жение ам = Виг (где В = = йвг( (йв1+йвг) ), ослабленное делителем йвь йвг ( — Кг коэффициент усиления части усилителя, инвертирующей сигнал). В рассматриваемом устройстве (аггэ+аггэ йэо) м'г кггэРаом" г (5.30) С б= «гга (аггз + 2агтэ Рэо) Напряжение и", пропорционально входному току: и",=Виго= =В( — Кги г) =В( — Кг) ( — йк( к) =ВКгйхйг1г(о, 'откуда следует, что т (эггэ + сэта йэо)м г (5.31) б аггэ(аггэ т 2агга йээ) ! ! + вкг а иэ йк Роом "иэ (втгэ+ 2"иэ йзэ)1 г Из (5.31) находим входное сопротивление устройства с ОС (со стороны неинвертнрующего входа) о м г агг о (Ьггэ+ 2~эта ~эо) ~гк тйвх я ' б "и э+ Лгг э йэо (5,32) где г'гк = ! + ВКгтт ггэ йк йэо/)тгтэ (йиэ+2йиа йэо) (533) — глубина ОС при коротком замыкании на входе, т.
е. прн й|=0. При йэо-+.со входное сопротивление возрастает, стремясь к пределу (5 34) а при й о=0 определяется по формуле (5.27). 142 7 -о эд Б более общем случае, когда сопротивление источника сигнаа )77, и выходное сопротивление цепи ОС )с"1=)спэ не равны, „ озной коэффициент усиления каскада равен и, (згтэ Я'х + Лмэ + Лмэ )эээ) Ан Кв = —, Е х ~ Я э+ Лмэ)(8 х+ "мэ)+Я х+ И"х+ 2ахтэ) Лмэзгээ~ (5.35) усилителя без ОС КзКь При ОС сквозной коэффициент усилителя становится меньше в б раз: г'= 1+ 8Кэ й'этэ Рн )7ээ (5.36) Я а+ Лмэ) (яс х+ "мэ) +(зс т+ гс х+ 2пыэ) Лмэ йээ б-+-1+, ','" " при )тээ-+.оо.
вК, л,„8. (Р'з -)- 8' + 2йттэ) Наряду с рассмотренной схемой дифференциального каскада (рис. 5.3 и 5.4) используется дифференциальный каскад, содержащий по два составных транзистора каскодного типа (ОК вЂ” ОБ или ОС вЂ” 03) н несколько ГСТ. Так, входной дифференциальный каскад на рис. 5.6 образован из двух составных транзисторов а И, )72 и )яб, )77 вида ОК вЂ” ОБ, кз у которых элементами связи кч являются ГСТ ()78, )с1 и 1'8, Ю). ю Передача напряжения ат я каждого входа до несимметрич- Н7 7яя яягягяяяяяляяяэного выхода — коллектора Ю„ транзистора $'8 — происходит ггяяяяялия двумя путями. Первый от ин- и77 ВЕртнруЮщЕГО ВХОда ЧЕРЕЗ ба- яггяаяаяяа зу — эмиттер транзистора )71, 'ээ Яг Яг ЯЗ ЯЯ эмиттер — коллектор )72, ба- 7Я Юя 7я зу — эмиттер )74 и базу — кол- '~ ~ ~я лектор 1'8; второй — через базу — эмиттер )71, эмиттер — ба Р~зс до.
ПРннцнпнальнан схема з )72иба днфференцнального каскада на сову 2 и базу коллектор )' ' стаэных транзисторах каскодного тн- Первый путь от неинверти- па (ОУ тапа КЫОУД7) рующего входа через базу— змиттер )яб и эмиттер — коллектор )77; второй через базу — эмиттер )'б, эмиттер — базу )77, базу — коллектор )72, базу — эмиттер )74 и базУ вЂ” коллектор )/8. Несложно убедиться в том„что при равных коэффициентах УсилениЯ тока базы и пРи )та|э»1, благодаРЯ последовательномУ соединению транзисторов И, 1'2, (78 и )'б, )77, р8, они работают как по постоянному, так и по переменному току в равных условиях; этому способствует также соединение между базами транзисторов к2, )77 и )78, )78. Поэтому коэффициенты передачи от обоих ходов до выхода мало отличаются, что обеспечивает высокую степ епень ослабления синфазного сигнала.
14з Требуемый режим работы по постоянному току осуществляется подачей напряжения смещения на базы транзисторов )г2 и у7 от высокоомного делителя напряжения, образованного из дву вух ГСТ: на РУ и и'!О, !74; пос~оянс~во тока, потребляемого цепью этих ГСТ, поддерживается с помощью транзисторов Р5 и )7!2 в диодном соединении. Исследуя работу данного каскада, предварительно найдем сопротивление участка цепи б, — 0". Поскольку база РЗ соединена с коллектором через малое выходное сопротивление эмиттерного повторителя на )'4, то сопротивление промежутка коллектор— эмиттер Р3 оказывается близким к 1/Усик в данном случае сопротивление !7,о резистора /71 во много раз больше 1/у„„ поэтому сопротивление участка цепи б, — 0" допустимо считать равным !7~о =/гб Определяя сначала коэффициент передачи сигнала от нивсртирующего входа (5) по первому пути, следует принять во внимание, что в цепи базы транзистора )'2 присутствует входное сопротивление транзистора !'7 (со стороны его базы) /7б=26и,.
Входное сопротивление каскада с ОБ при наличии /7б, как вытекает из (4.39), Равно (Йп +/7б)/йм„ поэтомУ !т.,г=!7.,оа = =Зйп,/Йм,. Используя (4.58), находим входное сопротивление каскада с ОК на транзисторе 1'!, имея в виду, что здесь /г,=!т', ов, Ювю=йпз+ (1+пб1э)/(вхоь =4!~~~э. Находим действующие значения токов базы и коллектора транзистора !'! 1„=(/',/4Л„;, 1„,— й,м/„=У,ми,~4, (5.37) (/', — напряжение на инвертпрующем входе.
Токи 1„, и 1мь естественно, равны между собой. Последний, проходя через участок цепи бб — 0" с сопротивлением, близким к Впь создает на нем напряжение !/бб б. Это напряжение через каскад с ОК ($'4) почти без ослабления передается на базу транзистора Р8, создающего в коллекторной цепи ток У„„= Упо(/бь-б/(1+У~иЯб) (/б~ — бйб. Так как /7<ц=/7м то 1'нв= =убы(/'~/4. При передаче по второму пути от базы )7! к базе У7 ток уменьшается в четыре раза: 1'„,=ум„(/',/4. Сумма токов 1'.в и 1'«т равна выходному току дифференциального каскада: 1'и = Ума (/'~/2 (5.38) Рассмотрев также передачу по обоим путям от неинвертирующего входа (2), находим 1"„. — У„б (/',/2.
(5.39) Коэффициент усиления зависит от сопротивления нагрузки к К' = (/.,!(/', = Ум, В '2. (5.40) Если используется последовательная ОС по напряжению (рпс 5.5), то при /7',=Я"~=0 в соответствии с (5.34) Ввх г = 4"цэ ~'~ б (5.4! ) ГДЕ Уы=)+ВКбУМ.В./2. В общем случае прп Л'~ФО, Р"~ФО и Е"~ —— 0 сквозной коэффинент усиления каскада на рис. 5.6 зим, г, '~ Е', /Вма Гг + Р", + 4ямч прн ОС сквозной коэффициент усиления усилителя уменьшается в 1 =1+2ВК,й мй„1(г',+Г,+4йг,). (5.42) Для установки нуля (баланса к выводам 1 — 5 подключается потеншиометр с сопротивлением 1 ...10 кОм, д~вижок которого присоединяется к выводу 4.
К достоинствам рассмотренного каскада относятся высокая степень ослабления синфазного сигнала, относительно широкая полоса пропускания за счет использования составных транзисторов каскодного типа, а также сравнительно большое усиление— до 60 дБ [9) при большем входном сопротивлении — примерно в два раза по сравнению с каскадом иа рис. 5.4.
При использовании дифференцналнного каскада в качестве входного в ряде случаев требуется получить высокое входное сопротивление, небольшие входные токи и низкий уровень шума. Это достигается прн работе биполярных транзисторов с малыми коллекторными токами (порядка 0,1...1 мА) или применением полевых транзисторов. Амплитудно-частотная и переходная характеристика. Выражения (5.23) и (5.24) относят к области нижних частот ()-~-0); на верхних частотах параметры Ьп, и йм, становятся комплексными. Сходство этих выражений с (4.34) позволяет сделать вывод о том, что соотношение (4.16) для частоты 1 „,—, равной частоте полюса, применимо к дифференциальному каскаду при противофазном сигнале, только Я.=Я„, Я„=Д, и Са=Св,+(1+5,йн)С., (543) время установления следует определять по формуле (2.59).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
