7.2.1. Использование источника тока в эмиттерной цепи ду

В данной схеме все транзисторы находятся в активном режиме, так как напряжения на базах более положительные, чем в их эмиттерах, а напряжения в коллекторах более положительные, чем на базах.

Рис. 7.3. Схема ДУ с источником тока в цепи эмиттера

Таким образом, падение напряжения на R_Э = 1 к в U_ЭЭ – U_Э= 2 В задает в эмиттерной цепи ток 2 мА. Резисторами R создают смещение в базах транзисторов Т₁ и Т₂, примерно равное 0 В, в результате чего U_Э1 = U_Э = U_К3 = –0,6 В. Для данной схемы R = 2,5 кОм выбрано с учетом при r_Э ≈ 25 Ом. Ток 1 мА, текущий через Т₁ и Т₂, определяет напряжение U_К2 = 7,5 В, что удовлетворяет условию симметричности выходного сигнала, снимаемого относительно земли. Транзисторы Т₁ и Т₂ образуют дифференциальную пару, а на Т₃ выполнен источник тока, включенный в цепь эмиттера ДУ. Делитель R₁ и R₂ задает для Т₃ смещение –12,4 В, что создает в его эмиттере потенциал U_Э = = U_Б = –0,6 В = –13 В.

Источник тока обладает очень большим сопротивлением за счет закрытого коллекторного перехода (сотни кОм), что существенно уменьшает синфазное усиление сигнала. Если оценивать выходное сопротивление источника тока как R ≈ 750 к, то порядок КОСС ≈ 100.

В качестве источника тока в цепи эмиттера ДУ может выступать токовое зеркало. При этом ток в эмиттере задается потенциометром R_УПР.

Рис. 7.4. ДУ с токовым зеркалом в цепи эмиттера

7.2.2. Использование токового зеркала в качестве активной нагрузки

Данная схема представляет собой пример включения простого токового зеркала в качестве активной нагрузки дифференциального усилителя, которая многократно повышает коллекторное сопротивление, а значит, и коэффициент усиления полезного сигнала.

Активная нагрузка повышает чувствительность схемы, широко используется в операционных усилителях. Необходимо иметь в виду, что повышение нагрузки увеличивает выходное сопротивление схемы ДУ. На схеме приведены режимы по постоянному току при оценке выходного сопротивления токового зеркала R_К ≈ 750 к.

Рис. 7.5. Дифференциальный усилитель с активной нагрузкой (токовым зеркалом)

7.2.3. Измерительный мостик Уитстона

Данная транзисторная схема широко используется на практике в устройствах для получения сигнала разности входного и эталонного напряжений.

Рис. 7.6. Измерительный мостик Уитстона на основе дифференциального усилителя

Входное напряжение в приведенной на рис. 7.6 схеме снимается с терморезистора, сопротивление которого зависит от температуры объекта. Эталонное напряжение задается делителем R₂, R₃, R₄. Например, при нулевой температуре потенциометром R₃ напряжение на вх. 2 устанавливают равным напряжению на вх. 1. Тогда выходной сигнал окажется равным нулю, и все отклонения относительно эталона будут отслеживаться на выходе.

Дифференциальная пара образована составными транзисторами Дарлингтона Т₁, Т₂ и Т₃ , Т₄. Такое включение значительно повышает входное сопротивление ДУ.

Для увеличения КОСС в эмиттерную цепь ДУ включено токовое зеркало Т₇ , Т₈, ток через которое задает резистор R. В коллекторной цепи ДУ имеется активная нагрузка – токовое зеркало Т₅ , Т₆, что повышает К_ДИФФ и, следовательно, чувствительность схемы.