63. Основные типы каскадов и ососбенности их реализации в полупроводниковых ис: однотактные, двухтактные, дифференциальные. Ду на бт и пт как активные элементы интегральной схемотехники.

Дифференциальный усилитель на биполярных транзисторах

Схема дифференциального усилителя на биполярных транзисторах показана на рис.1. Первое плечо усилителя образовано резисторами , и транзистором VT1, а второе – резисторами , и транзистором VT2. Источник тока реализуют с помощью схемы с общим эмиттером либо на основе токового зеркала.

Рис.1

Если плечи схемы симметричны и входные напряжения одинаковы, ток источника делится поровну между транзисторами VT1 и VT2:

Нетрудно показать, что при равенстве входных напряжений

Напряжение симметричного выхода

Предположим, что на входах дифференциального усилителя действует синфазный сигнал . При действии такого сигнала токи коллекторов не изменятся, поэтому выходные напряжения останутся прежними. Таким образом, в случае симметрии плеч синфазный сигнал не изменяет режим работы дифференциального усилителя.

Предположим теперь, что на входе действует дифференциальный сигнал, т. е. напряжение увеличилось на величину а напряжение уменьшилось на такую же величину. При этом ток увеличится, а ток уменьшится на величину . Изменятся и выходные напряжения:

Таким образом, схема на рис. 1 усиливает только дифференциальный сигнал. Анализ показывает, что небольшие изменения дифференциального напряжения приводят к значительным изменениям токов и ,а следовательно, и выходных напряжений.

64. Разновидности схемотехники интегральных ду. Ду на моп-транзисторах с активной нагрузкой.

Схема простейшего дифференциального усилителя на МОП-транзисторах показана на рисунке 1

рис.1.

Вместо источника тока, обеспечивающего смещение рабочих точек транзисторов, в схеме на рисунке включен резистор R₀. Его величину можно найти из уравнений

ДУ с активной нагрузкой: Включение отражателя тока в схеме на рис. 2. позволяет значительно увеличить коэффициент ослабления синфазного сигнала. Однако коэффициент усиления дифференциального сигнала остается прежним. Его величина зависит от сопротивления и удельной проводимости МОП-транзистора . Увеличивать сопротивления резисторов нежелательно, т.к. резисторы большого номинала занимают на кристалле интегральной схемы слишком большую площадь.

Эффективный способ увеличения коэффициента усиления дифференциальной составляющей – включение в цепи стоков транзисторов VT1 и VT2 отражателя тока на p-канальных транзисторах VT5 и VT6 (рис. 3). Такую схему называют усилителем с динамической (активной) нагрузкой.

Ток стока транзистора VT1 является управляющим для VT5. Если транзисторы VT5 и VT6 имеют одинаковые параметры, их токи равны:

Рис.2 Рис.3

Включение отражателя тока в цепи стоков транзисторов, образующих дифференциальную пару, обеспечивает еще одно преимущество. Поскольку проводимости каналов транзисторов различны, переменные составляющие токов VT2 и VT6 направлены встречно, поэтому выходной ток усилителя с активной нагрузкой в два раза больше, чем выходной ток схемы на рис. 2:

Таким образом, использование активной нагрузки позволяет исключить потерю усиления при несимметричном выходе.

Другой вариант дифференциального усилителя с динамической нагрузкой показан на

рис. 4. Здесь транзисторы имеют другой тип проводимости: дифференциальная пара реализована на p-канальных транзисторах VT1 и VT2, а нагрузка – на n-канальных транзисторах VT5 и VT6.

В схеме на рис. 4 режим транзисторов по постоянному току задается источником тока