Гусев - Электроника (944138), страница 62
Текст из файла (страница 62)
При этом результирующий ток через резистор Ав останется без изменения. Постоянным будет и падение напряжения на нем (рис. 4.30,а). Если входное напряжение изменить только на одном входе на Л(1,„, т. е, 11',„э=се„„+Л(1,„, то это приведет к изменению тока через соответствующий транзистор. Если бы транзистор РТ2 отсутствовал, транзистор УТ1 был бы включен по схеме с ОЭ и ток в его цепи изменился бы на 2Л1 . При этом падение напряжения на Тс, увеличилось бы на Л11п ..
Л(уя =Ли,„=2Л1клм (гв а) Рис. 4.30. Диаграммы напряжений и гоков при симметричной схеме подачи входного ггапряжени» (и) и нри несимметричной схеме (б) Но увеличение падения напряжения на резисторе Р,приведет к уменьшению разности потенциалов между базой и эмиттером транзистора УТ2 и ток его уменьшится, причем изменение тока транзистора УТ2 будет таково, что приращения напряжений эмиттер-- база обоих транзисторов будут одинаковы. Следовательно, при увеличении Г,„, на Л~/,„ потенциал эмиттера увеличится на Л(1,„1'2, что эквивалентно увеличению тока через резистор Л, на Мк (рис. 4.30, б).
При этом приращение напряжения база эмиттер для транзистора УТ! равно Л(2,„(2 и — Л~l„!2 лля транзистора УТ2. Ток каждого плеча изменится на М . Очевидно, что независимо от того, как на вход каскада подант1с.я напря,женил, токи транзисторов в первом приближении мен.вются одинаково. В действительности из-за небольших значений Лз„транзисторов, конечных значений резисторов в А, и ненулевых входных сопротивлений каскадов с ОБ при разной схеме подачи входных напряжений имеется небольшая разнипа.
Это следует учитывать нри уточнении полученных результатов и в ответственных случаях обеспечивать симметричную схему подачи входных напряжений. Приращения их вызваны половиной разности напряжений, приложенных между входами. Это дает основание прн анализе дифференциального каскада рассматривать только одну его половину, считая, что к входу его приложена половина разности напряжений между входами, а сопротивление в эмиттерной цепи равно нулю (см. рис.
4,29,б), Такой подход справедлив для любой схемы подачи напряжения. Напряжения база — эмиттер обоих транзисторов, вызывающие входные токи, равны между собой и равны половине разности входных напряжении: ЛС,„= Г„„, — Р,„и Эквивалентная замена лифференциального каскада на каскалы„показанные на рис. 4.29, б. позволяет использовать результаты, полученные для каскада с ОЭ. Козфгриниент усиления по напряжению дифференциального каскада при холостом холе определяется как отношение разности выходных напряжений к разности входных: (4.169) Из выражения (4.1б9) видно, что в режиме холостого хода, когда А„— ~ ео и Я„, = А„з = А„, коэффициент усиления по напряжению лифференциального каскада равен коэффициенту усиления каскада с ОЭ, идентичного одному плечу дифференциального каскала.
Выходное сопротивление каскада, если пренебречь сопротивлением коллекторного перехода, в два раза выше, чем у соответствующего каскада с ОЭ (прн А„«с,*,„в): Я,„„2В„. Входное сохиро«пивлепие для разностного сигнала (дифференциальное входное сопротивление каскада) также в два раза больше, чем у каскада с ОЭ: Л ид = * = 2 ~«б+ (1 + /! 2 ! д) «ддифл! = 26 ! ! д. (4. 171) Как видно из (4.17!), входное дифференциальное сопротивление невелико. Для его повышения в цепь эмиттера каждого из транзисторов можно включить равные по значению сопротивления резисторы Ль так, чтобы «,„„стало равным «,„„+Лв.
Можно также снижать коллекторные токи, что ведет к увеличению «„„„но при этом снижается коэффициент усиления. При 22одключении сопротивления нагрузки Л„коэффициент усиления уменьшается. Оценить влияние нагрузки можно подставив выходную цепь источником напряжения К,с!(з,„ с внутренним сопротивлением Л,„„. При подключении сопротивления нагрузки на нем будет падать напряжение (7„= К„ЛГ,„Л„((2Л,+ Ли), (4.172) и если коэффициент усиления по напряжению оценить как К„= (7„/22(7,„, (4.173) то он примет значение ь)„л,л„! ь,*„(2А„)Я,) и (Л Л )(зл !Л) 2 Я !Л (4, 174) При подаче на входы дифференциального каскада синфазного напряжения (см.
рис. 4.29,в) напряжения (7„„„! и (7,,2 изменятся, но в полностью сбалансированном дифференциальном каскаде разность их останется той же. Это егце раз подтверждает„что в идеальном дифференииальном каскаде синфазный входной сигнал не вызывает появления дифферен2)иального выходного сигнала. Найдем входное сопротивление каждого входа для синфазного входного сигнала. Для этого используем упрощенную эквивалентную схему каскада для средних частот (см.
рис. 4.29, г), в которой не учтено сопротивление эмиттерного перехода «„„ ввиду его малости по сравнению с сопротивлениями Л„Л„, «„*„иф, а также Л„,, Л„, вследствие выполнения условия Л„((«„*„„ф. У идеально сбалансированного каскада параметры плеч Равны: 7ш =7ьз =)ь' ! в=«в! =«ь2* ')! 2! =)22!., =)! 22,' " и ф= лиф! «кдиф2. Тогда входное напряжение каскада Г „=!в«в+ 27в ~Л ~' («и ф,'2)з! (1 +В 2и! ), (4.175) откуда входное сопротивление каждого входа для синфазного сигнала А * ф= Та+ з(1+Тг гг э) [Аэ !~ (гклиф!2)~ з(1+Тг 22 ) [Аэ ~~ (У»лиф)2)1.
(4.176) Чем выше А,„,ф, тем меньше входной ток синфазного сигнала и тем меныпе изменения выходных напряжений 17,„„2 и 1(,и„г. Поэтому сопротивление в эмиттерной цепи А„которое, по существу, определяет входное сопротивление для синфазного сигнала, необходимо увеличивать. Из сравнения выражений (4.176) и (4.! 71) для синфазного и дифференциального сигналов видно, что они существенно различаются и значение входного сопротивления для синфазного сигнала во много раз выше, чем для дифференциального. При увеличении сопротивления А, приходится сталкиваться с проблемой обеспечения необходимого режима работы транзисторов по постоянному току. Если в статическом режиме значения токов транзисторов Тког и Еко, выбраны, то с увеличением А, приходится увеличивать напряжение питания каскада, так как ЕТл, (гког+ гког)А». (4.177) При значении сопротивления А„определенного из требуемого входного сопротивления для синфазного сигнала, напряжение питания Е.=7коАл+ (Ткэо+ТкоА» становится настолько болыпим, что реализация такого каскада может стать технически нецелесообразной.
Кроме того, на резисторе А, будет бесполезно рассеиваться электрическая мощность, что снижает КПД каскада. Для устранения этого недостатка вместо резистора А, включают транзисгор по схеме с ОЭ (рис. 4.31, и). Транзистор !'ТЗ выполняет функции источника тока. Действительно, если задать в пепи базы транзистора )'Т3 определенное значение тока Тпз, то в пепи коллектора будет протекать ток (4. 179) ~кз ~кг +~кг Тгггэ~нз (Тугг (Тугг »Е "лэ "лг йл» йлг утг уТТ у У!5 УТ5 УТ4 Нг УЕ о а) Рис 4.3). Дифференциальный каскад с транзисторным источником тока в цепи змиттера (а); введение ОС по сннфазному сигналу (о); включение сопротивлений, упрощанэщих настройку усилителя (и) Если бы транзистор УТЗ был идеальным источником тока 1г„,„ф — «со), то изменения тока транзисторов УТ! и УТ2 не вызвали бы изменения тока через транзистор УТЗ и можно было бы считать, что в эмиттерную цепь включено бесконечно большое сопротивление.
Так как выходное сопротивление транзистора УТЗ не равно бесконечности и определяется в рассматриваемом случае дифференциальным сопротивлением коллекторного перехода «*„„ф, то можно считать„что для синфазного сигнала входное сопротивление для двух параллельно соединенных входов Я„„,ф 2(1+)1;„) г"«ииф)!-"' — "') — г«,„ф, (4.180) При малых токах транзисторов УТ! и УТ2 синфазное входное сопротивление находится в пределах десятков сотен МОм. На высоких частотах, когда сопротивление емкости коллскторпого перехода транзисторов С"„соизмеримо с сопротивлением г«„иф, синфазное входное сопротивление существенно уменьшается. Его можно найти, если вместо г'«„„ф подставить (4.181) ~ ««иф = Г «ииф ~~ . лис"„ Хотя в идеальном дифференциальном каскаде синфазный сигнал на его входе не вызывает появления дифференциального выходного сигнала, в реальном каскаде наблюдается небольшой дифференциальный выходной сигнал.
Он обусловлен неполной идентичностью характеристик транзисторов, разницей в значениях коллекторных сопротивлений А„о А„з и внутренних сопротивлений источников, подключенных к входам каскада. Неидентичность характеристик транзисторов приводит к тому, что при изменении токов вследствие воздействия синфазного сигнала коэффициенты передачи базового тока и входные сопротивления транзисторов изменяются по-разному.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
