![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Симметричный дифференциальный каскад
В основе построения систем, нечувствительных к помехам лежит использование свойств сбалансированного моста, выходное напряжение которого равно нулю при равенстве соседних компонентов. Используя в качестве верхних компонентов одинаковые резисторы RK1 = RK2 = RK, а в качестве нижних – близкие по параметрам транзисторы (дифференциальная пара), получим симметричный дифференциальный каскад (Рис. 8.14) Симметричный дифференциальный каскад
имеет два входных и два выходных зажима. Входной и выходной сигналы являются дифференциальными (симметричными, разностными): В общем случае входной и выходной сигналы могут иметь синфазную составляющую (помеху): Рассмотрим работу каскада при подаче на его входы дифференциального и синфазного сигналов. В режиме дифференциального сигнала напряжения на базах транзисторов изменяются в противоположные стороны – одно из них увеличивается, а другое – уменьшается на такую же величину. Аналогичным образом изменяются и токи через транзисторы. Суммарный ток, протекающий в этом случае через RЭ не изменяется, в результате не меняется и падение напряжения на резисторе RЭ. В режиме дифференциального сигнала UЭ = const. В результате транзисторы VT1, VT2 работают как в каскаде ОЭ. Коэффициент усиления дифференциального сигнала определяется выражением: В режиме синфазного сигнала напряжения на базах транзисторов изменяются на одинаковую величину. Аналогично изменяются токи через транзисторы и напряжения на коллекторах транзисторов. Два транзистора, на выводах которых напряжения изменяются одинаково (синфазно), можно заменить одним эквивалентным, а два одинаковых коллекторных резистора – на один, равный RK/2. Коэффициент усиления синфазной помехи запишем, используя формулу каскада ОЭ Вычисления показывают, что K > > KC, однако, синфазная помеха может иметь амплитуду в несколько вольт при полезном дифференциальном сигнале в несколько микровольт. Важным параметром каскада является коэффициент подавления синфазной помехи, показывающий, во сколько раз (или на сколько децибел) меньше усиливается помеха, чем полезный сигнал. Пример. В дифференциальном каскаде использованы транзисторы с сопротивлением эмиттера rэ = 250 Ом. Сопротивления резисторов Rк=Rэ=75 кОм. В этом случае Кдиф=150, Ксинф=0, 5, КПОД=300. При питании от источников +/-15 В ток покоя цепей коллекторов равен 100 мкА при напряжении на коллекторах относительно общей точки 7, 5 В. Повысить параметры дифференциального усилителя в принципе можно простым увеличением сопротивлений резисторов RК и RЭ, но при этом уменьшится ток покоя транзисторов и, как следствие, ухудшится усиление, температурная и временная стабильность каскада. Эффективный путь улучшения характеристик усилителя состоит в замене линейных резисторов источниками тока, обладающими высоким динамическим сопротивлением при достаточно больших токах. Вместо RЭ используют генератор стабильного тока (ГСТ) на транзисторе по схеме ОБ, (Рис. 8.14, схема 2) а вместо резисторов RК - динамическую нагрузку, так называемое токовое зеркало (Рис. 8.15). При подаче на входы дифференциального каскада дифференциального сигнала
Ток Δ IK1 является входным, а ток Δ IТ - выходным для схемы токового зеркала на транзисторах VT3 и VT4, близких по параметрам. Увеличение тока IK1 вызывает увеличение напряжения UБЭ транзисторов VT3 и VT4, что приводит к увеличению тока IT. Входной ток Δ IK1 отражается в другой цепи в виде выходного тока Δ IТ Однако, точного равенства токов в токовом зеркале нет из-за асимметричности схемы. Поскольку UБЭ1=UБЭ2 = UБЭ то при согласованных по параметрам транзисторах IБ1=IБ2=IБ и IК1=IК2= β IБ, Δ IK1= β IБ +2IБ и IТ= β IБ Отсюда Таким образом, выходной ток схемы почти повторяет входной, поэтому схема и называется токовым зеркалом. Использование токовых зеркал в качестве динамической нагрузки дифференциального каскада и в качестве источника тока в цепи эмиттеров позволяет получить коэффициент усиления входного дифференциального напряжения на одном каскаде свыше 5000 (при условии, что нагрузка на выходе усилителя отсутствует) и КПОД свыше 100 000 (100 дБ).
|