1.12.4 Диференціальний ппс

Крім стабілізації напруг живлення для зменшення дрейфу ППС приймають спеціальні схеми підсилювачів, так звані диференціальні (балансні) ППС. Вони побудовані за принципом чотириплечового мосту.

У диференціальному підсилювачі (рисунок 1.55,а) опорами резисторів , в колекторних колах транзисторів встановлюють режими обох транзисторів однаковими. У таких підсилювачах підбирають пари транзисторів зі строго ідентичними характеристиками.

На стабільність електричних режимів істотний вплив має опір резистора , який стабілізує струм транзисторів (рисунок 1.56,а). Щоб можна було використовувати резистор з більшим опором , збільшують напругу джерела живлення, а в інтегральних мікросхемах часто замість резистора , застосовують стабілізатор постійного струму

.

Рисунок 1.55 – Схема симетричного (а) і не симетричного (б) диференційного підсилювального каскаду

Змінний резистор (рисунок 1.55,а) служить для балансування каскаду або, як кажуть, для установки нуля. Це необхідно у зв'язку з тим, що не вдається підібрати два абсолютно ідентичних транзистори і резистори з рівними опорами і . При зміні положення движка потенціометра змінюється опір резисторів, включених в колекторні кола транзисторів, і, отже, потенціали на колекторах. Переміщенням движка потенціометра домагаються нульового струму в резисторі навантаження за відсутності вхідного сигналу.

При зміні ЕРС джерела колекторного живлення змінюються струми обох транзисторів і потенціали їх колекторів. Якщо транзистори ідентичні і опори резисторів і рівні, то струму через резистор за рахунок зміни ЕРС , не буде. Якщо транзистори не зовсім ідентичні, то з'явиться струм в резисторі навантаження, однак він буде значно меншим, ніж у звичайному, не балансному ППС.

Зміни характеристик транзисторів внаслідок зміни температури навколишнього середовища практично також не будуть викликати зміни струму в резисторі навантаження.

У той же час при подачі вхідної напруги на базу транзистора змінюється його колекторний струм і напруга на колекторі, що викличе появу напруги на резисторі навантаження .

При ретельному підборі транзисторів і резисторів, при стабілізації напруг джерел живлення напругу дрейфу нуля вдається знизити до 1–20 мкВ/⁰С, що при роботі в температурному діапазоні від - 50 до +50 ° С складе 0,1 – 2 мВ, тобто в порівнянні з не балансним ППС вона може бути зменшена в 20 – 100 разів.

Вираз для коефіцієнта підсилення диференціального каскаду аналогічний виразу для коефіцієнта підсилення звичайного одно- каскадного підсилювача з колекторним навантаженням і визначається формулою

оскільки напругою зворотного зв'язку, що виникає на резисторі можна знехтувати.

Ця напруга одночасно впливає на емітери транзисторів _{, ,} викликаючи однакові зміни потенціалів їх колекторів. Таким чином, результуюча напруга на виході підсилювача залишається незмінною. Неважко бачити, що вихідна напруга в підсилювачі (рисунок 1.55,а) збігається по фазі з вхідною напругою (неінвертуючий вхід) і протифазна напрузі (інвертуючий вхід). Тоді можна записати

.

Вхідний опір підсилювача по кожному з входів

,

вихідний опір

На рисунку 1.55,б наведена схема несиметричного диференціального підсилювача, в якому колекторний резистор включений до колекторного кола транзистора . Такий підсилювальний каскад має дещо більший дрейф і застосовується лише у тих випадках, коли необхідно отримати вихідну напругу відносно загального виводу. Для компенсації постійної складової колекторної напруги в підсилювачі застосований дільник , .

За такими схемами можна виконувати підсилювачі і на польових транзисторах.