Дифференциальный усилитель

8.1.1 Схема дифференциального усилителя (ДУ)

Дифференциальный усилитель (рисунок 8.1) усиливает разность входных сигналов, который называется дифференциальным сигналом. Строится на биполярных или полевых транзисторах.

ДУ представляет собой параллельно-балансный каскад – два УПТ с общей эмиттерной нагрузкой R_э, т.е. сбалансированный мост. Плечи моста: R_к1 = R_к2 и транзисторы VT₁ и VT₂, которыедолжны быть идентичны.

В одну диагональ включено питание, в другую – нагрузка R_н. Питание каскада осуществляется от двух источников E_к = E_э, т.е. суммарное напряжение питания . С помощью уменьшается потенциал эмиттеров VT₁ и VT₂ относительно общей точки, при этом отпадает необходимость согласования потенциалов.

На дискретных транзисторах трудно получить абсолютную симметрию, поэтому качественные ДУ строятся на ИС.

8.1.2 Режимы работы дифференциального усилителя (ДУ)

Рассмотрим режимы работы ДУ:

а) режим покоя (источники входных сигналов закорочены на землю) , следовательно .

В свою очередь , тогда можно сделать вывод, что .

Оба транзистора работают в активном режиме. Текут токи покоя

, которые создают на R_к1 и R_к2 одинаковое падение напряжения, следовательно, , снимается с R_н .

В схеме не нужен источник компенсирующей ЭДС для согласования потенциалов и уменьшается дрейф нуля (наличие сигнала на выходе при отсутствии его на входе).

Рассмотрим дрейф, например, от нестабильности напряжения питания. Допустим, увеличилось Е_к, очевидно увеличиваются токи коллекторов , напряжения коллекторов изменятся на одну и ту же величину и Δ .

б) режим с входными сигналами. Сигнал можно подавать тремя способами:

1) входной сигнал подан между базами Тогда , . Приращения токов коллектора 0< , приращения напряжений

0> ; . Изменение тока коллектора вызывает изменение тока эмиттера 0< , общий ток эмиттера , следовательно, – ток эмиттера постоянный, , ;

2) сигнал подается на один из входов ДУ, а другой вход заземляется. Входы называются дифференциальными.

тогда , , .

ток эмиттера постоянный за счет обратной связи по постоянной составляющей. Следовательно, , , , ;

3) сигналы поданы на оба входа и от двух независимых источников. Здесь справедлив принцип суперпозиции.

, где K – коэффициент усиления ДУ.

Выходной сигнал можно снимать между коллекторами (симметричный выход) или с одного из коллекторов ( несимметричный выход)