Соклоф С. Аналоговые интегральные схемы (1988) (1095417), страница 49
Текст из файла (страница 49)
Самое важное разлйчие двух типов дифференциальных усил„. телей связано не с заменой Уг на 2Ут, а с чрезвычайно больши, коэффициентом передачи по току схемы Дарлингтона. Для схемы приведенной на рнс. 4,18, полный коэффициент передачи по току 5 = /»//„ равен произведению коэффициентов передачи по току двух транзисторов, входящих в схему Дарлингтона: 1„1в /в 5 = /,//в, = — "" — ' — ' = — ~» 1 Ф) + 1) ж ()А (4.78) 1в 1в 1в Поскольку коэффициент передачи по току одиночного транзистора равен по порядку величины 10', общий коэффициент передачи по току схемы Дарлингтона, р, порядка !О'.
Вследствие очень большого коэффициента передачи по току, который обеспечивается схемой Дарлингтона, входной ток сме. щения, /в, чрезвычайно мал по сравнению со схемой двухтранзисторного дифференциального усилителя. Входное сопротивление дифференциального усилителя обратно пропорционально току смещения (базовому току), поэтому оно очень велико по сравнению с обычной схемой дифференциального усилителя, 4.5. Дифференциальный усилитель с диапазоном входного напряжения, содержащим нулевой потенциал Интересная реализация дифференциального усилителя на ос. иове схемы Дарлингтона показана на рис. 4.20.
Згот дифференциальный усилитель может работать при входных напряжениях на базах В, и В,, равных нулевому потенциалу или даже ниже (примерно на 0,5 В) потенциала «земли», Причем дифференциаль. ный усилитель работает только с одним источником питания На рнс. 4.20 указаны некоторые напряжения в схеме усили. теля. Чтобы транзисторы Щ и Я«работали в активном режиме напряжения на базах Ув, и Ув, должны быть не ниже — 0,5 В так что переходы коллектор — база будут всегда закрыты.
Если Ув, = Ув, )~ — 0,5 В, то Ув, = Ув, ) — 0,5+ 0,6 = +0,1 В Поскольку Ус, = 1'с, = +0,6 В, напряжения коллектор — база транзисторов Яг и Я» будут Увс, = Увс, ) — 0,5 В и переходы коллектор †ба всегда будут закрыты.
Таким образом, до те" пор пока напряжения на базах В, и В, не более чем на 0,5 В ниже потенциала «земли», все транзисторы дифференциального усиля' теля работают в активном режиме. Лиффереициииьите иеиаители )4так, в данном случае дифференциальный усилитель может ра о ботать с входным напряжением примерно на 0,5 В ниже нулевого „потенциала. Если амплитуда переменного входного сигнала не превышает 0,5 В, то зта схема может работать с одним источником питания. Че Второй аасааа Рис. 4.20, Дн$фереиннальнмй усилитель с диапазоном входного напряженна, содержащим нулевой аоеснцнал, 4.6.
Ось симметрии Во многих случаях при анализе работы дифференциального усилителя его можно разделить на две вквивалентные схемы, проведя ось симметрии, Рассмотрим схему на рнс, 4.21, а. Если на. чальные токи, 1, и !„равны, то при подаче на базы двух транзисторов одинаковых по амплитуде н противоположных по знаку "алосигнальных (~25 мВ) переменных напряжений (+о,/2 на Вь ой2 на Ва) токи чеРез тРанзистоРы Я, и (,'~с также бУдУт одн"аковы по амплитуде и противоположны по знаку.
Полный переменньп1 ника то ый ток, протекающий через выходное сопротивление неточна нем тока, равен нулю, а значит, и падение напряжения и также будет равно нулю. Следовательно, змиттеры транниалу ~~р~в Я, и Г)а бУДУт как бы подключены к нУлевомУ потен- 1 н ерь схему на рис, 4.21, а можно представить в другом виде Тепе пр,"„с' 4 2 б). ОбРатите внимание, что к базе каждого тРанзистоРа Рнс.
4 21 " ожена половина полного (между двумя базами) входного Глава 4 276 напряжения оь Если о~ — полное входное напряжение о кол. лекторные токи можно выразить следующими формуламп| г, = д о;12 = (1о12) (о,12)l)гг = ог! о14)гг = агом г, = — й и,12 = (1а12) ( — о,12)1)гг —— — п,1о14 ьгг = иго~ (4.79) где дг — динамическая передаточная проводимость дяффер циального усилителя, найденная выше. Как видно, эти реву„, таты полностью согласуются с результатами предыдущего аи . лиза дифференциального усилителя.
/2] тг о Рис. 4.2Ц Аяалиа диффереииыальиого усилителя методом рааделеввв его асмо симметрии.' а — диффереиииальиый усилвтелгя о — малосигвальиая эквияа' леитиая схема для чисто диф41ереиииалыюго входяого свгиала", а — малосигяалм сая эквивалеитиая схема для чисто сиифааиого входного сигнала. рассмотрен случай малого дифференциального входного сит" нала, Теперь проанализируем, что произойдет, если иа две базы подать сннфазное входное напряжение, оохо В этом случае токи с обеих сторон дифференциального усилителя будут абсолюта~ Лифейереняиальньье яеилимели накопы как по амплитуде, так и по знаку, поэтому ток через скина < „дное сопротивление источника тока будет равен удвоенному яыход току протекаюшему через каждый транзистор.
Следовательно, паде ,ение напряжения на источнике тока равно 2(сгс. Теперь дифеициальный усилитель можно по оси симметрии разделить на лз , зе равные части, как показано на рис. 4.21, в. Падение папря. „,ения на гс я эквивалентной схеме на рис. 4.21, в точно такое же, как ,а и в перноначальной схеме дифференциального усилителя. Ток коллектора, (с, каждой половины схемы будет связан с сннфазным нходным напряжением формулой 1с = И ьссм((! + 2Ятго) сом/2го = ссм8о/2 (4 8()) так как д 2гс )) ! . Если сравнить (4,80) с результатом, полу- ценным для обычного дифференциального усилителя, легко убе. даться в том, по они абсолютно одинаковы.
В общем случае, когда входной сигнал представляет собой комбинацию малосигнальных входных напряжений, которые не являются ни чисто синфазпыми, ни чисто дифференциальными, входное напряжение Разлагают на две составляющие (дифференциальную и сннфазную) по формулам (4.81) сом = се сь( сом = (сь + сг)12 Приведенные методы анализа дифференциального усилителя путем разделения его осью симметрии применимы только и том случае, когда начальные токи е', и )е в обеих его половинах оди- наковы и дифференциальная составляющая входного напряжения достаточно мала (его амплитуда ограничена значением, примерно Равным 25 мВ).
Если эти условия не выполняются, то необходимо использовать обычную экнппалентную схему, Предыдуший анализ касался только дифференциального уси- лителя на биполярных транзисторах, Однако метод разделения д"фференциального усилителя по осн симметрии можно приме- нить и к дифференциальному усилителю на МОП-транзисторах н на полевых транзисторах с рп-переходом. для дифференциаль- "ого усилптеля на полевых транзисторах амплитуда входного напряжения не должна превышать примерно 0,8(г„, где )г„= = (гр ()чапа,)ы' для дифференциального усилителя на поле- м" транзисторах с рп-переходом и 1'„= (е /К)ы' для днффе- репш1альиого усилителя на МОП-траизнсторах, ской 11ронедеиный анализ ньыяпляет связь между прямой дцнамиче- теля передаточной пронодимостыо дифференциального усплике и динамической передаточной проноднмостью д нли Ым стдельнь ~х транзисторои входящих в дифференцнальныи успли делить о цпальны у ь осью симметрии на две равные части и рассматривать его, 278 как два отдельных транзистора, для каждого из которых „ напряжение равно половине дифференциального входного нап дное жения, о,/2.
В усилителях на биполярных транзисторах резо, пря„ .'льтн рунущнс КОЛЛЕКТОРНЫЕ ТОКИ ГО = Дгло1/2 = (Ыт/2) О,. ПО аиа„ гин для дифференциального усилителя на полевых траппист„ ток стока /л, — — д/,О,/2 = (д„/2) о,. Поскольку передаточная и воднмость дифференциального усилителя является отнощени „ выходного тока к дифференциальному входному напряжен„ передаточная проводимость дифференциального усилителя рави половине передаточной проводимости одиночного транзистора е входящего в дифференциальный усилитель. ЗАДАЧИ 4.1.
//ифференчаальнып усилитель. Дано: дифференниальиый усилитель на биполярных транзисторах лрл-типа с источником начального тока и пас. Сивиой нагРУзкой (Рис. 34.1), Уенаау = ~!5 В, /О 200 мкА, /, и+ Рис. 34,1 ч- ч- !,омА,() = 200(минимум) Увв= 050мВпри /ве 1,0мА, Вркво 7,0 В (минимум), 1'с. Π—— Ус <О = +9,0 В, все гранзисчоры ихе"' С, 101= С, ВП ч тичны, кроме оговоренных особо случаев; выходная проводимость нсп' ' инка тока (о ) равна 307 нСм, Ул 250 В. Найти: /Т>гфференципльньм усилшпела >(г, >(э и >(и (ответ: !4,35 кОм, 20! Ом, 60 кОм); динамическую передаточную дифференциальную проводимость, р> (ответ: д> = 2,0 мСм), в) коэффициент усиления по напряжению: и /опр о.
/он и (ос — о )/оп, где он — малосигнальное входное напряжение (ответ: се р — 120, +120, — 240); г) входной ток смещения, /и (ответ: >и= 500 нА (максимум)); динамическое входное дифференциальное сопротивление, >7> (ответ> !00 кОм (минимум)); е) синфазное входное сопротивление, >7 (см> (ответ: 1,3 ГОм (минимум)); в,) динамическую передаточную синфазную йроводимость, 8! (см> (ответ: 153 нСм); в) коэффициент усиления синфазного напряжения и КОСС (ответ; А и (см> = — 0,0092, КОСС = 82,3 дБ); и) диапазон входного напряжения (ответ: 1) либо Ун, либо Ул или оба ! $ должны быть больше -14,2 В; 2) если Уп Уп то Уп должка быть в, вр меньше +9,5 В, а если Ун *>ь Ун, то оба напряжения должны бьиь меньше+3,5 В; 3) максимальное напряженна между В> н Вз ие должно превышать ш7,7 В); к) /, и >э пРи Уоз О, Ув +10 мВ, н Уп =+30 мВ (ответ: 62 мкА, 138 мкА); л) д> и коэффициент усиления дифференциального напряжения (неснм.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
