Лекция 12

Усилительные устройства на дифференциальном усилителе

Интегральную микросхему ДУ можно использовать для создания усилителей с различными характеристиками, изменяя коммутацию внешних выводов и применяя различные способы подключения источника усиливаемых сигналов и внешней нагрузки. В отдельных случаях к схеме можно подключать дополнительные навесные элементы.

Ниже рассматриваются схемы различных усилителей, основой которых является ДУ, и приводятся их качественные показатели и характеристики.

1. Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель позволяет получить достаточно большое усиление по напряжению лишь для разностного сигнала , подаваемого на его входы. В то же время при подаче одинаковых по величине синфазных сигналов на оба входа усиления не происходит. Эта особенность ДУ позволяет усиливать малые по величине дифференциальные сигналы при незначительном влиянии синфазных помех.

К основным малосигнальным параметрам ДУ относятся: дифференциальный и синфазныйкоэффициенты передачи, коэффициент ослабления синфазного сигнала, дифференциальноеи синфазноевходные сопротивления, а также выходное сопротивление.

Проанализируем основные показатели ДУ при различных способах подключения источника сигнала и внешней нагрузки.

Коэффициент усиления

1. Симметричный вход — несимметричный выход. При подаче на вход ДУ разностного напряжения коэффициенты усиления схемы по первому и второму выходам определяются соотношениями:

,	(1)
,	(2)

где и - крутизна передаточных характеристик транзисторовТ₁иТ₂, и − полные сопротивления нагрузки в цепях коллекторов транзисторовТ₁ иТ₂; R_н − сопротивление внешней нагрузки.

При полностью симметричной схеме

, , .

2. Симметричный вход — симметричный выход. В этом случае внешняя нагрузка включается между коллекто­рами транзисторовТ₁ иТ₂. Для полностью симметрич­ной схемы коэффициент усиления определяется соотно­шением

,

(3)

где .

Если R_н = ∞, то

,

(4)

т.е. коэффициент усиления увеличивается вдвое по сравнению с коэффициентом усиления схемы с несимме­тричным выходом.

3. Несимметричный вход — несимметричный выход. Пусть, например, входное напряжение подается на базу транзистораТ₁ относительно общей точки, а выходное снимается с коллектора этого же транзистора. База транзистораТ₂ через резисторR₄ соединена с общей точкой.

Для данного включения крутизна передаточной харак­теристики равна

.

(5)

Тогда коэффициент усиления

.

(6)

Т.к. , то . При снятии выходного напряжения с коллектора транзистораT₂ по аналогии с (6) найдем

.

(7)

Учитывая, что в симметричной схеме и , получаем .

4. Несимметричный вход — симметричный выход.

Если входной сигнал подается на базу транзистора Т₁, то, полагаяR_Н= ∞, получаем

.

(8)

Для симметричной схемы

.

(9)

Анализ соотношений (1) – (9) показывает, что коэффициент усиления при несимметричном входе меньше, чем при симметричном, причем их различие тем больше, чем больше сопротивления резисторов R₃ иR₄. Поэтому при несимметричной подаче входного сигнала для более полного использования усилительных возможностей ДУ целесообразно базу транзистора дифференциального каскада, на которую непосредственно входной сигнал не подается, соединить по переменному току с общей точкой схемы, зашунтировав соответствующий резистор конденсатором.