hhis3 (558069), страница 18
Текст из файла (страница 18)
2.18. Дифференциальные усилители дифференциальный усилитель -это широко известная схема. используемая для усиления разности напряжений двух входных сигналов. В идеальном случае выходной сигнал не зависит от уровня каждого нз входных сигналов, а определяется только их разностью Когда уровни сигналов на обоих входах изменяются одновременно, то -акое изменение входного сигнала называн*т синфазным Дифференциальный или разностный входной сигнал называют сшс нормальным или полезным. Хорошни дифференаиальный усили~ель облаЛаЕт ВЫСОКИМ КОЭффак(асвтеьн Ог.саб.салия спяфазвогсь сигнала (КОСС), который пр«лставляет собой отношение выходного полезного сигнала к выходному сннфазному сю ва 15 „грв условии что аолезный и синфаЗВЫВ1 ВХОЛНЫС СВЫ1аЛЫ ИМЕЮ Г ОьииаКО- вую лмп,ситъду Обычно КОСЕ опрьле1яьс» в 11ецибе:1ах Диааанш изменения .Ивфаэнат: ВХОдньс 1 Свтнада Задае: дО- и:сзсс вяе ровюл напряженна.
ь тносвге:цво кс сорога дс лжсв изменяться вхсшсой СИ-1Г1- Дифференшюльаые ьсьшвтели нспользую1 в тех случаях. когда сдаоыс сю валы можно гютсряы. вв фоне пг,мов Примерами 111ких с1п ва11ОЯ являются анфрОВыс си аалы перелаваеъсыс по длинным кабеъям ',кабель обычно состоис из .1вуь скрьчевных ароволов1, звъковью сигналы (в ралиосехникс понятие абалаасныйя импс- 108 Глава 2 1 Тряязяеторы 109 л 'в иииа.вь ве м ко ьного пения склю- м.
то альнои этом льнов) (если сопрого во зовать :;:7 в (' в ! „Киевска*' ие збч (вэз Рис 267 Классический вралаиееввВвввый лифферел лиальлый >еилитель данс обычно связывают с дифференциальным импедансом 600 Ом), радиочастотные сигналы (двухжильный кабель является дифференциальным). напряжения электрокардиограмм, сигналы считывания информации из магнитной памвпи и многие лругие. Дифферендиальный усилитель на приемном конце восстанавливает первоначальный сигнал.
если синфазаые помехи не очень велики Дифференциальные каскады широко используют при построении операционных усилителеи, которые мы рассматриваем ниже. Они итраьп важную роввь вври разработке >снлитезей пООТОяннОвг' тока (КОтОрыв: >силивавот частоты впчоть до постояннов о тока.
т е. не нв:пользуюв для межкаскалной связи конденсаторы) их симметричная схема цо сути своей приспособлена для компенсации темгве>эвч гурншо дрейфа. Н. рис. 26,' показана основная схема лифференаиальнов о >силн геля. Вьыошюе напряжение измеряется на Одном юв к, злекторов влноснгсльно пвпснциала всмзви. звакон ьсвсзитазь пазываюв м ыой .плел;воовньви выводки нлн разнретныы в еитлю.ю.и н Он равхвространеп наиболее широко.
Это в усилитель можно рассматривать как устроисвввх кввторое ьсвлнваев дифференаиьсвьный ьзвтнал и п(ообраз>еч СГО Ь НЕСИММСтрнЧНЫй СНЫ аЛ. в: КОВОРЫМ мог, т работатв, обычные схемы пов горн- тели напряж~ния. источники тока и в и.) Если же н>жв.н диффе).иенца зьный снв наев. тО ЕГО СНИМагав Мсжл> КОЛЛЕКтОРИМИ. Чему равен коэффициент >силения этой:,:,„'ь схемы" .Его нструлно подсчитать: даду стим, на вход подается дифферснциаль. ' ный сигнал, при втом напряжение на вхо де 1 увеличивается на величину и„„(изме пение напрязКЕНИЯ ДЛЯ маЛОгО сигнала ПО,' отношению ко входу). До тех пор пока оба транзистора нахо. ', .
дятся в активном режиме. потенциал гоч. ки А фиксирован Коэффициент >сизений::-. можно определить как и в случае усилите..'-:. ля на одном транзисюре, если заметить вв" что входной сигнал оказывается дважды -',. приложенным к перехолу база — эмиттер .! любого транзистора: К„„= Я„2(гв+ ',. + Яэ). Сопротивление резистора Я обыч- 'в но невелико (100 Ом и меньше), а иногда ': этот резистор вообше отсутствует Диф- '" ференциальное напряжение обычно усили- .' вается в несколько сотен раз.
Для того чтобы определить коэффи- "„, циент усиления синфазного сигнала, на .'-; оба входа >силителя нужно подать одина- в ковые сигналы и„„. Если вы внимательно ~::: рассмотрите этот случай (и вспомните, ': что через резистор Я, протекают Оба '- эмиттерных тока), то аочучите К,„„ = — Як (2Я, + Я ) Мы пРенебРегаем со-: противлением г, гак как резистор Я, обычно выбирают большим — его сопротивление составляет по крайней мере несколько тыся в ом.
На самом деле сопрг; тивлением Яэ тоже можно пренебречь... КОСС приблизительно равен Я.„в( ., в -е Я ). Типичным примером виффсренаиальново усилителя является схема, аредставленная на рис. 2.68. Рассмотрим. кавв, она работаез Сопротивление Резистора Я„ выбрано так. чтобы кв алек,ориый в.ок гц коя мввжно бьшо взять, равным 100 мкА Каа обьрио. «тя ввоз>ясная ыавееимвв п,чов в дннамнчееквж ианизона аотенаиаз кв-и- лектора установлен равным О.> 1., У транзистора Т, коллек.в орный резне. Ор отсу вств>ст.
так как его выходной снг.ы'в СНИМаетСЯ Е К вЛЛЕКВОРЛ ДР>ГОВО ВРЛЛВН- стерв. Сопротивление резистора Я, выв:- рано таким. что суммарньи вок равен 200 мкд и гюповпу распре,г зон меж в> транзистора ии. кги да входной вдиффереввпиальный) сигнал равен нулю Совласно ))а(())))В)й)й02пры дарлингтона). л;,)4$ з)вййиим, *по в несимметричном уси чо ДаЗЕМЛЕННЫМ ЭМнттЕРОМ ПРИ ВЫ напряжении покоя 0.5 Пе макси '''-'йарл(йК)в усиление равно 20 б к в зс ( в .,;;Я)й)1)В)йцьйнв В ВОЛЬзаХ В ДнффСРЕвцваль чй)й()ввф!ррйпхителе максимальное иффереп !)ййч(й)йййойе усиление (прл Я, = Пв а.ввв и ".з..,, т.е.
численнв Ранив лваввввати- "йф1ГВВьйейизййУ ПадЕНИЮ НаПРЯжЕНИЯ На КО:ШЕЬ Резисторе нри аналов ичном выбо-: З~~в)47))~очей .гочкьв. Соотвстс гвь ювции мак 'йаа))враьаз)ьигйй КОСС (при услвввни. что Я, = ,'в~"-Ф;чвжже численно в 70 раз превышае, напряжения на Я ',-' 'ф~й(йа)Ввв!аве 2ЛЗ. Уйеливеев„чвв лриачлеаиы в'4м ь' 'МЧИ, "'Лирааильиы раарае" ваВВве лифф реиллвьев ..Зяааитель ло аалвиьв еевмчееаиыы врейеиаиияы Дифференциальныи усилитель можно образно назвать ввллиннохвостой паройь„ так как.
если ллина резнсвора на условном обозначении пропорциональна величине его сопротивления, схему можно изобразить в таком виде, как показано на рис. 2.69. ввДлинный хвости определяет подавление синфазнов о сигнала, а небольшис сопротивления межэмиттерной связи (включаюшие собственные сопротивления эмиттеров) - усиление лифференциальново сигнала. Смешение с номошью источника тока. Усиление синфазного сигнала в дифференциальном усилителе можно значительно уменьшигь, если резистор Я, заменить источником тока. При этом действуюшее значение сопротивления Я, станет очень болыпим, а усиление синфазного сигнала будет Ослаблено почти до нуля.
Представим себе. что на вхолс действует синфазаый сигнал: источник тока в эмивтерной цепи поддерживает полный эмиттерный ток постоянным, и он (в силу симметрии схемы) равномерно распрелеляется межа двумя коллекторными цепями Следовательно. си>на в на выходе схемы не изменяется.
Пример подобной схемы приведен на рис. 2.70. Для этои схемы. в которой использованы монолитная транзив7торная пара типа ЕМ394 (транзисторы 7, и Т.) н источник тока типа 2)ч5963. величина КОСС определяется отноцвеаием 100 000: 1 (100 дБ) Диапазон входново еннфазного сигншва ограничен значениями — 12 и ь 7 В. нижний предез оаределяевся рабвь чим диапазоном источника тока в эмив- Транзнставы 111 110 Глав» 2 ттготг Ги ушта ГССИ, ' Г-.Г И.ГЫГГГГ Г рушсдив г Рис 2 70 Уееличенис КООС лифференгшлльното тси лигеля с иомоглыо источники токи. терной цепи, а верхний-коллекторным напряжением покоя.
Не забывайте о том, что в этом усилителе, как и во всех транзисторных усилителях, должны быть предусмотрены цепи смешения ао аостоянному току. Если. например, ддя межкаскалной связн па входе используется конденсатор. то лолжны быть включены заземленные базовые резисторы Еше одно аредостсрежеине относится в особенности к дифференциальным усилителям без эмиттерныл резвсторов. биполярные транзисторы могут выдержать обратное смещение ци переходе база-эмиттер величиной не более 6 В.
затем наступает пробой. значит. сслн подать на вход диффсретшиальвое вхошюс напряжение болыасн неличнны. гт входной каскад будет раяр ттгегг ттрн условна. ЧТО ОГС1ТСТВЗЭОГ тМттттсгтттите ~У:Знст гРЫт Эмнттсраыа регисгор ограни'гивас" г гок пробоя и аре,тогвршааег разрушение схс- МЫ.
НО ХаРаКтЕРИСтИКИ гРавэвеа РОВ МО- т уг в ттом случае легралвровать ~коэффиавент А„э. ш>ьтьг и лр . В любом сдэ'гас входной имтте тано сушественв«пи "гает. если возникает обратная проводимость Пвименевив дифференциальных схем в усилителях постоянного тока с олвополнгсным выходом. Дифферсналадьный тсгилитель может прекрасно рабтгтаэь каь уси- литедь постоянного тока даже с носим. мстричными тоттносторонними) входными сиГналами. Для этОГО нужно Олин из его входов заземлить, а на другой подать сигнал (рис. 22Н). Можно ли исключить ггнеиспользуемыйл транзистор из схсмыл Нет. Дифференциальная схема обеспечивает компенсацию температурного лрейфа.
и, даже когда один вход заземлен транзистор вьпюлняег некоторые функ. ции: при изменении температуры напряжения О ., изменяются на одинаковую величину. при этом нс происходит никаких изменений на выходе и не нарушается балансировка схемы. Это значит, что изменение напряжения Ун не усиливается с коэффипиентом К,„е (его усиление определяется коэффициентом К, „, который можно уменьшить почти до нуля).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
