138

а знаменатель выражения (4.22) представить в виде:

F₁(0)=1+2R_ЭS₀/(1+2R_Эg₁₁)=1+S₀/(g₁₁+1/2R_Э) (4.22^/)

Дифференциальный каскад, усиливая дифференциальный сигнал, должен значительно подавлять синфазную компоненту. Увеличение глубины обратной связи для подавления синфазного сигнала в ДК можно получить посредством выбора большой величины сопротивления резистора R_Э. Из (4.22^/) следует, что при увеличении сопротивления R_Э глубина ОС стремиться не к бесконечно большой, а к предельной величине, определяемой выражением:F₁(0,макс)=1+S₀/g₁₁=1+h₂₁, где h₂₁-коэффициент усиления тока транзистора в режиме короткого замыкания в выходной цепи. В то же время из (4.22) следует, что при фиксированной величине K₀, увеличение R_Э может привести к заметному ослаблению синфазного сигнала во входной цепи, поскольку:

Lim α_пос=0 при R_Э→∞. (4.22^//)

Таким образом, ослабление синфазного сигнала в ДК, составляющее обычно величину 80-100 дБ, определяется не только глубиной последовательной ООС по току, но и значительным ослаблением этого сигнала во входной цепи, вызываемым согласно (4.22^//) уменьшением коэффициента α_пос :

. (4.22^///)

Уровень синфазного сигнала дополнительно уменьшается и ослаблением его в выходной цепи каскада, поскольку:

Z_ВХ(ос)=Z₂₂=2R_Э.

Если учесть это дополнительное ослабление синфазного сигнала в выходной цепи, то выражение (4.22^///) должно быть записано в виде:

Номинал резистора R_Э для получения значительного ослабления синфазного сигнала при этом должен быть порядка нескольких мегом. Для получения столь больших номиналов в ДК вместо пассивных резисторов используют специальные схемы, обладающие малым сопротивлением постоянному току и большим дифференциальным сопротивлением для переменной составляющей. Подробнее эти вопросы рассмотрены в следующей главе. Детальное исследование также показывает, что при больших номиналах R_Э существует конечная величина , при которой синфазный сигнал в выходной цепи полностью исчезает, а при дальнейшем увеличении сопротивления R_Э вновь появляется. Это происходит за счет явления просачивания синфазного сигнала из входной цепи каскада в его выходную цепь по четырехполюснику обратной связи. При этом учитывается, что каскад изменяет полярность(фазу) выходного сигнала по отношению ко входному . Можно показать, что:

, (4.22^////)

где R_I=1/g₂₂- дифференциальное сопротивление выходной цепи транзистора в рабочей точке, μ=S₀R_I.- максимальный коэффициент усиления напряжения выходной цепи каскада в режиме холостого хода.

4.4.2. Усиление дифференциального сигнала

Принципиальная схема ДК при возбуждении его дифференциальным сигналом изображена на рис.4.31а. Нетрудно убедиться, что приращение тока в сопротивлении R_Э, вызванное левым источником сигнала U_g, будет равно по величине и противоположно приращению тока , вызванного правым источником сигнала, так что , поэтому .Таким образом, при возбуждении ДК дифференциальным сигналом, приращение напряжения на резисторе R_Э схемы рис. 4.31а оказывается равным нулю- «виртуальный нуль». В этом случае резистор R_Э из схемы рис. 4.31а может быть исключен и принципиальная схема ДК будет выглядеть так, как показано на рис. 4.31б. Из последнего рисунка следует, что при усилении дифференциального сигнала плечи каскада также работают независимо, причем сигнал U_g усиливается каждым резисторным каскадом с включением транзисторов с общим эмиттером.

Рис.4.31 а

Рис.4.31 б

Тогда комплексный коэффициент передачи напряжения левого плеча: U₂(g,a)/U_g=-K₀/(1+jωτ_В), а правого плеча:

U₂(g,б)/U_g=+K₀/(1+jωτ_В),

где K₀=S₀/(g_i+g_K), τ_В=τ+С^/_КБ/(g_i+g_k).

Приведенные выражения справедливы во всей частотной области (нижних, средних и верхних частот).Поскольку:

U_g=[U₁(a)-U₁(б)]/2 ,

то усиление левого плеча ДК будет:

U₂(g,a)/[U₁(a)-U₁(б)]= -K₀/2 (1+jωτ_В),

а правого плеча:

На симметричном выходе сигналы удваиваются и поэтому:

.

Входное сопротивление.

Поскольку при усилении каскадом дифференциальных cигналов обратная связь отсутствует, то входное сопротивление каскада для сигнала U_g будет такое же, как и в обычном резисторном каскаде, с учетом рис.4.31б запишем:

,

где - входная динамическая ёмкость каскада без обратной связи. Вследствие глубокой ООС для синфазного сигнала входное сопротивление ДК этому сигналу очень велико, оно записывается в виде: .

Учитывая принципиальную схему ДК, эквивалентную схему для входного сопротивления каскада с учетом как синфазного, так и дифференциального сигнала можно изобразить так, как представлено на рис.4.32, где Б₁ и Б₂ – базовые выводы транзисторовVT1,VT2.