7 ,4 Диференційні підсилюючі каскади

Схемные построения на эмитерно связанных транзисторах Та или иная модификация дифференциального каскада входит в основу усилительной микросхемотехники. Принципиальная схема простейшего базового дифференциального усилителя – с симметричной нагрузкой и симметричным входом.

Нагрузка включена в сбалансированную по постоянному току диагональ моста. У идентичных транзисторов V1 иV2 все параметры при любом дестабилизирующем воздействии меняются одинаково, следовательно потенциалы коллекторов транзисторов V1 иV2 равны, а на нагрузке не наводится постоянное напряжение. Медленно меняющееся напряжение на выходе усилителя при отсутствии входного сигнала, является характерным недостатком усилителей постоянного тока с непосредственной связью между каскадами. Методом борьбы с дрейфом нуля является использование ДУ в качестве первых каскадов. Реально, конечно, из-за разброса параметров транзисторов дрейф не исчезает, а уменьшается в 10-100 раз. ДУ имеет напряжение на его нагрузке пропорционально разности входных сигналов: Различают воздействие на ДУ противофазного U вх1 = -U вх2 и синфазного U вх1 = U вх2 сигналов. При противофазном воздействии переменные составляющие эмиттерных токов через эмиттер протекает только постоянный ток а по переменному току потенциал точки a равен 0. Поэтому можно считать, что V1 иV2 включены по схеме с ОЭ и показатели ДУ определяются показателями каскада с ОЭ. Коэффициент усиления напряжения одного плеча Входное сопротивление одного плеча Входное сопротивление ДУ При воздействии синфазного сигнала для симметричной схемы Uвхд = 0 , т.е. синфазный входной сигнал полностью подавляются. Степень симметрии схемы зависит от Rэ, на котором за счет протекания переменных составляющих токов эмиттера ( I ~ = I э1 + I э 2 = 2 I э ). Поскольку для синфазного сигнала в ДУ Rвх ос входное сопротивление ДУ для синфазного сигнала Rв х ос = U вх с / I б; напряжение на выходе пропорционально разности входных сигналов, так как транзистор V 2 управляется разностным сигналом (двойное управление). Коэффициент усиления напряжения ДУ определяется коэффициентом усиления плеча Ku д Как показано выше, чем больше Rэ , тем больше подавление синфазной помехи, меньше дрейф нуля, большая симметрия схемы, что объясняется действием ООС по переменному току.

7.5.Вихідні каскади підсилення, характеристики та параметри.

Особенности работы

Основная особенность работы этих каскадов – высокий уровень сигнала, появление заметных нелинейных искажений, необходимость использования мощных УЭ с высоким потреблением энергии от источника питания, а следовательно, важнейшим требованием является обеспечение максимально возможного КПД. Назначение ОК –обеспечить требуемый уровень сигнала на заданном сопротивлении нагрузки при допустимых нелинейных искажениях. При активной нагрузке требуется обеспечить необходимую мощность Pн , а при реактивной – выходное напряжение U вых . Учитывая, что сигнал большой и параметры УЭ меняются за период сигнала, расчет проводят графически по динамическим характеристикам.

2 Двухтактные каскады

Двухтактными называются каскады, содержащие два УЭ,работающие на общую нагрузку, выходные токи которых сдвинуты по фазе на 180 o . Каждый УЭ с соответствующими цепями образует плечо двухтактного каскада. При этом объединение двух УЭ в один каскад позволяет объединить некоторые цепи (питания, стабилизации).

Двухтактные каскады могут быть с параллельным управлением, когда входной сигнал от одного источника сигнала одновременно подается на оба входа двухтактного каскада, и с последовательным управлением, когда напряжение от источника сигнала подается на вход первого, ведущего плеча, с выхода которого сигнал прикладывается ко входу второго, ведомого, плеча. При параллельном управлении возможно использование как режима А, так и режима В; при последовательном – только режима А изза того, что форма сигналов на входах плеч должна быть одинаковой. Параллельное управление может быть однофазным, когда сигнал подается от обычного однотактного источника, а для противофазной работы плеч требуются транзисторы с разным типом проводимости (рпр и прп) и двухфазным, когда применяются однотипные УЭ, а для получения двухфазного напряжения сигнала используются фазоинверсные каскады или трехобмоточные трансформаторы.

3. двухтактный трансформаторный каскад

принципиальная схема которого приведена на рис.

общие выводы длядвухтактных каскадов:

1. В выходном токе происходит компенсация четных гармоник, а следовательно, уменьшаются нелинейные искажения.

2. На выходе каскада компенсируются помехи, наводимые синфазно; прежде всего, снижается чувствительность к пульсациям ИП, что связано с одинаковым изменением токов в плечах, следовательно упрощаются фильтры в цепях питания.

3. Отсутствует постоянное подмагничивание выходного трансформатора, так как разностный ток не содержит постоянной составляющей; следовательно, уменьшаются нелинейные искажения или масса, размеры, стоимость трансформатора.

4. В цепи источника питания отсутствует ток основной частоты, следовательно снижается паразитная межкаскадная связь через ИП, а значит, упрощаются развязывающие фильтры.

4. Бестрансформаторный двухтактный каскад, свободные от недостатков трансформаторных каскадов, не уступают им в КПД за счет исключения протекания постоянной составляющей выходного тока через нагрузку.

Простейший двухтактный бестрансформаторный каскад в упрощенном виде (без цепей смещения) показан на рис. 6.19.

Это схема с параллельным управлением двухфазным напряжением. Транзисторы однотипные и включены с ОЭ.