Главная | Обратная связь

Дифференциальные усилители

Для усиления медленно меняющихся во времени сигналов применяются усилители постоянного тока (УПТ). Во всех схемах между соседними каскадами УПТ используют непосредственную (гальваническую) связь, что вызывает эффект дрейфа нуля – самопроизвольное изменение выходного сигнала при отсутствии входного сигнала. Даже небольшое самопроизвольное изменение постоянного тока транзистора в первом каскаде УПТ после усиления в следующих каскадах выделяется на нагрузке как полезный сигнал.

Для исключения эффекта дрейфа нуля УПТ строятся по параллельно- балансной схеме, иначе по схеме дифференциального усилителя (ДУ).

Интегральные ДУ строятся по принципу уравновешенного моста (рис.2.14), образованного двумя идентичными каналами (транзистор и сопротивление нагрузки). В качестве нагрузки в ИМС используются определенным образом включенные транзисторы – динамические сопротивления.

В одну диагональ моста введены источник питания Е_К1и источник стабильного тока I_Э, создающего стабильный суммарный ток обоих эмиттеров. При отсутствии входных сигналов мост уравновешен, и выходное напряжение усилительного каскада равно нулю.

При подаче на входы дифференциального усилителя одинаковых (синфазных) сигналов коллекторные токи обоих транзисторов и напряжения на их коллекторах изменяются соответственно на одни и те же величины. Выходное же напряжение, определяемое разностью коллекторных напряжений транзисторов, будет по прежнему равно нулю.

Таким образом, дифференциальный усилитель не усиливает (подавляет) синфазные сигналы.

Если же сигнал на первом входе получает положительное приращение, а сигнал на втором входе – отрицательное приращение, то коллекторный ток первого транзистора увеличится, а коллекторный ток второго транзистора, наоборот, уменьшится. Соответственно изменятся напряжения на коллекторах транзисторов, что вызовет появление выходного напряжения каскада.

Пусть выходной сигнал (см. рис. 2.14) снимается с выхода U_ВЫХ2 , входной сигнал подается на второй вход U_ВХ2, а первый вход заземлен. При подаче не второй вход положительного приращения усиливаемого сигнала увеличивается коллекторный ток второго транзистора и возрастает падение напряжения на коллекторном резисторе R_К2. Выходное U_ВЫХ2 (коллекторное напряжение второго транзистора) при этом уменьшится и окажется в противофазе с входным напряжением.

Таким образом, вход U_ВХ2 по отношению к выходу U_ВЫХ2 является инвертирующим.

Допустим, что выходной сигнал (см. рис. 2.14) снимается с выхода U_ВЫХ2, входной сигнал подается на первый вход U_ВХ1, а второй вход заземлен. При подаче не первый вход положительного приращения усиливаемого сигнала увеличивается коллекторный, а следовательно, и эмиттерный токи первого транзистора, а эмиттерный ток второго транзистора уменьшается, так как каскад является уравновешенным мостом и I_Э1 + I_Э2 = const . Коллекторный ток второго транзистора уменьшается, уменьшается падение напряжения на коллекторном резисторе R_К2 и увеличивается коллекторное напряжение второго транзистора (выходное напряжение U_ВЫХ2 ). Заметим, что выходное напряжение при этом окажется в фазе с входным напряжением.

Таким образом, вход U_ВХ1 по отношению к выходу U_ВЫХ2 является неинвертирующим.