2.6.6. Дифференциальный усилитель

Дифференциальный (резисторный) усилитель, схема которого представлена на рис. 2.30, усиливает разность двух входных сигналов и является сочетанием инвертирующего и неинвертирующего усилений. Выходное напряжение определяется следующей формулой:

.

Рис. 2.30

 

Если R₁ = R₂ и R₃ = R₄, то выходное напряжение будет:

  .

 Этот случай соответствует минимальной входной напряженности за счет входных токов.

3. Цифровые интегральные схемы

    В предыдущем разделе рассматривались интегральные схемы (ИС), предназначенные для обработки аналоговых сигналов, т. е. сигналов, являющихся непрерывной функцией времени. Наряду с такими сигналами, широкое применение находят сигналы импульсной формы, когда кратковременное воздействие сигнала чередуется с паузой. Среди множества импульсных сигналов наибольшее распространение получили сигналы прямоугольной формы (рис. 3.1), которые принимают лишь два дискретных значенияU_mах и U_min. условно называемые логическим нулем и логической единицей. Как правило, логическому нулю соответствует низкий уровень напряжения (обозначается  ), а логической единице высокий уровень напряжения (обозначается  ). Такие сигналы удобно использовать для кодирования информации в двоичном коде и поэтому их называют цифровыми. Разность напряжений логической единицы и логического нуля называют размахом сигнала или логическим перепадом U_л =   –  . Для четкого различия состояния «О» и «1» величина U_л должна быть достаточно большой.

Рис. 3.1

    Устройства, работающие с цифровыми сигналами, имеют принципиальные отличия от аналоговых устройств, главное отличие заключается в возможности создания сложных устройств (например, ЭВМ) из большого числа сравнительно простых однотипных элементов, легко выполняемых методом интегральной технологии.

    В основе цифровых схем лежат простейшие транзисторные ключи – аналоги металлических контактов, которые характеризуются двумя устойчивыми состояниями: разомкнутым и замкнутым. На базе простейших ключей строятся более сложные схемы: логические элементы, бистабильные ячейки, триггеры и т. д. Цифровые ИС применяются широко в вычислительной технике, устройствах дискретнои автоматики и в технике связи.

 

3.1. Электронные ключи

    Пример упрощенной ключевой схемы показан на рис. 3.2, а. Для ключа характерны два устойчивых состояния: «включено» и «выключено». В состоянии «включено» (ключ замкнут) через ключ течет ток 1, и напряжение на выходе равно нулю, в состоянии «выключено» (ключ разомкнут) ток через ключ не протекает и напряжение на выходе равно Е. В современных ИС роль ключа выполняет активный элемент (АЭ) – биполярный или полевой транзистор (рис. 3.2, б), к выходу которого подключается внешняя нагрузка R_H. Под воздействием управляющего сигнала транзистор запирается или отпирается, что соответствует размыканию или размыканию ключа. В открытом состоянии  транзистор обладает некоторым небольшим внутренним сопротивлением R_i и на выходе устанавливается низкое напряжение U⁰ = E R_i / (R + R_i). В закрытом состоянии устанавливается высокое напряжение U¹ = Е R_Н/ (R + R_H).

Рис. 3.2