4. Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель представляет собой мостовые усилительные каскады параллельного типа. Они обладают высокой стабильностью параметров при воздействии различных дестабилизирующих факторов, большим коэффициентом усиления дифференциальных сигналов и высокой степенью подавления синфазных помех. Усилитель состоит из двух каскадов, у которых имеется общий эмиттерный резистор. (диф ус и эквивалентная схема)

Таким образом, можно утверждать, что если элементы схемы будут полностью идентичны, то выходное напряжение будет оставаться постоянным.

В отличие от полезного сигнала, который поступает на входы дифференциального усилителя в противофазе, на входы усилителя действуют сигналы, совпадающие по фазе. Такие сигналы называются синфазными. Появление данных сигналов обусловлено действием различных дестабилизирующих факторов, например, изменением температуры окружающей среды, изменением питающих напряжений наводками внешних электромагнитных полей. Для идеального дифференциального усилителя синфазные сигналы полностью подавляются. В реальных усилителях из-за не идентичности каскадов подавление будет не полным и характеризуется коэффициентом подавления синфазных помех Кпсф.

Величина Кпсф в современных дифференциальных усилителях достигает 10⁴-10⁶. Коэффициент Кпсф в значительной степени характеризует дрейф нуля усилителя, т.е. изменение выходного напряжения при постоянном входном сигнале. Для снижения дрейфа нуля производят подбор пар транзисторов с одинаковыми параметрами и увеличение Rэ. Для увеличения Rэ в эмиттерную цепь ставится не пассивный резистор, а нелинейный двухполюсник, например

транзисторный источник тока на биполярном или полевом транзисторе. Эти схемы при небольшом статическом сопротивлении обладают большим

дифференциальным сопротивлением. Для увеличения коэффициента усиления в современных дифференциальных усилителях вместо резисторов Rк используют активную нагрузку, выполненную на транзисторах. Входное сопротивление дифференциального усилителя может быть существенно увеличено при использовании в каскадах полевых транзисторов.

Дифференциальный усилитель на ОУ. В дифференциальном усилителе входной сигнал Uвх подается на прямой и инверсный входы. Особенностью такого усилителя является значительное ослабление синфазных помех.

5. Классификация резисторов и их применение

Резисторы являются элементами электронной аппаратуры и могут применяться как дискретные компоненты или как составные части интегральных микросхем. Дискретные резисторы классифицируются по назначению, виду ВАХ, характеру изменения сопротивления, технологии изготовления. [1]

По назначению:

• резисторы общего назначения

• резисторы специального назначения

  • высокоомные (сопротивления от десятка МОм до единиц ТОм, рабочие напряжения 100..400 В)

  • высоковольтные (рабочее напряжения - десятки кВ)

  • высокочастотные (имеют малые собственные индуктивности и ёмкости, рабочие частоты до сотен МГц)

  • прецизионные и сверхпрецизионные (повышенная точность, допуск 0,001 - 1%)

По виду вольт-амперной характеристики:

• линейные резисторы

• нелинейные резисторы

  • варисторы

  • терморезисторы — сопротивление зависит от температуры

  • фоторезисторы — сопротивление зависит от освещённости

  • тензорезисторы — сопротивление зависит от деформации резистора

  • магниторезисторы — сопротивление зависит от величины магнитного поля

По характеру изменения сопротивления:

• постоянные резисторы

• переменные регулировочные резисторы

• переменные подстроечные резисторы

По технологии изготовления:

• Проволочные резисторы. Представляют собой кусок проволоки с высоким удельным сопротивлением намотанный на какой-либо каркас. Могут иметь значительную паразитную индуктивность. Высокоомные малогабаритные проволочные резисторы иногда изготавливают из микропровода.

• Плёночные металлические резисторы. Представляют собой тонкую плёнку металла с высоким удельным сопротивлением, напылённую на керамический сердечник, на концы сердечника надеты металлические колпачки с проволочными выводами. Иногда, для повышения сопротивления, в плёнке прорезается винтовая канавка. Это наиболее распространённый тип резисторов.

• Металлофольговые резисторы. В качестве резистивного материала используется тонкая металлическая лента.

• Угольные резисторы. Бывают плёночными и объёмными. Используют высокое удельное сопротивление графита.

• Интегральный резистор. Используется сопротивление слаболегированного полупроводника. Эти резисторы могут иметь большую нелинейность вольт-амперной характеристики. В основном используются в составе интегральных микросхем, где применить другие типы резисторов невозможно или не технологично.

Свойства и область применения резисторов характеризуется рядом параметров:

1. Номинальная величина сопротивления резисторов. Отклонение величины сопротивления определяется классом точности. 3 класса:

1 класс – допустимое отклонение ±5%

2 класс – допустимое отклонение ±10%

3 класс – допустимое отклонение ±20%

2. Допустимая мощность рассеивания – мощность, при рассеивании которой резистор может длительно работать, сохраняя параметры в заранее установленных пределах. Она зависит от температуры окружающей среды.

3. Стабильность геометрических размеров и физических свойств материалов. Температурная стабильность характеризуется температурным коэффициентом сопротивления TKC.

4. Собственная индуктивность резистора определяется конструкцией его токопроводящего элемента и выводов.

При протекании электрического тока через резистор в нем возникает переменная ЭДС, источником которой являются тепловые флуктуации электронов, а так же изменения контактов между отдельными частицами токопроводящего слоя. Величину ЭДС оценивают соотношением , где - ЭДС шумов.

5. Габариты и вес резистора.

6. Допустимые климатические воздействия (температура, влажность и др.) и механические перегрузки.

2. Переменные характеризуются следующими параметрами.(кроме перечисленных)

1. max и min величина сопротивления.

2. характеризуется изменениями сопротивления.

3. устойчивость сопротивления в зафиксированном состоянии.

4. плавность изменения сопротивления.

5. max допустимое число поворотов оси резистора.

В соответствии с материалом резисторы делятся:

• углеродистые

• композиционные

• проволочные

• пленочные

В электрических цепях используют углеродистые резисторы (не дорогие и выпускаются со стандартными значениями номиналов).