Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
напряжение, и проверьте, согласуется ли оно с приведенным выше
объяснением.
Дифференциальный усилитель 181
Поскольку обычно температура электронных схем не поддерживается
постоянной, у усилителя постоянного тока непременно проявляется некоторый
дрейф. Однако путем принятия соответствующих мер дрейф в схеме можно
удержать на пренебрежимо низком уровне. Дрейф выходного напряжения
зависит как от внутреннего дрейфа усилителя, так и от его коэффициента
усиления. Чтобы выразить дрейф независимо от коэффициента усиления, в
перечне параметров усилителя обычно бывает указан дрейф, "отнесенный ко
входу", в микровольтах на градус; это величина, равная изменению
напряжения входного сигнала, которое потребовалось бы, чтобы создать
такое же изменение выходного напряжения, какое происходит из-за дрейфа.
Например, в случае, когда коэффициент усиления равен 100, а выходное
напряжение отклоняется из-за дрейфа на 0,2 В при увеличении температуры
на 25°С,
отнесенный ко входу дрейф = в,2 = g^oq = go мкВ/°С.
100x25
8.4 Дифференциальный усилитель
8.4.1 Основная схема
Самый прямой путь ослабления дрейфа состоит в применении так или иначе
сбалансированного усилителя, когда изменения напряжений в одной части
схемы уравновешиваются равными по величине и противоположными по знаку
изменениями напряжений в другой части схемы. Эти условия легче всего
выполнить в дифференциальном (разностном) усилителе. В самом названии
указывается, что выходное напряжение усилителя является разностью
напряжений в двух частях схемы, так что в случае, когда дрейф в обеих
частях одинаков, результирующий дрейф выходного напряжения отсутствует.
Дифференциальный усилитель показан на рис. 8.5; эту схему называют также
схемой с общим резистором в цепи эмиттеров (дословно: "парой с длинным
хвостом" - Прим. перев.), сопротивление которого - в данном случае Л, -
сравнительно велико.
У симметричной схемы дифференциального усилителя имеются два входа: вход
(1) и вход (2). Обычно используется только один выход, сигнал с которого,
как правило, поступает в дальнейшем на усилитель постоянного тока. В этом
усилителе понадобятся те или иные схемы, осуществляющие сдвиг уровня типа
схемы на р-п-р транзисторе на рис. 8.4, так как напряжение покоя на
коллекторе Тх составляет примерно 4,5 В относительно земли. Чтобы понять,
почему это так, нам следует считать транзисторы идентичными и
коллекторный ток покоя в каждом из них равным IQ .
В этом случае ток эмиттера каждого транзистора ~ IQ , а ток в общем
эмиттерном резисторе /?3 примерно равен 2IQ .
Поскольку база каждого транзистора соединена с землей (через резисторы
Рис. 8.5. Основная схема дифференциального усилителя.
Я4 и Rs), то из этого следует, - согласно принципу действия эмиттерного
повторителя, - что потенциал эмиттеров также примерно равен потенциалу
земли (в действительности, конечно, на 0,6 В ниже потенциала земли).
Следовательно, напряжение, падающее на Ry примерно равно Усс , и поэтому
ток в Л. (" 21 п ) " --, з v Q) ^
а значит,
1() * V(C мА (при R, = 4,7 кОм).
1 2x4,7
Наконец, напряжение на коллекторе каждого из транзисторов в режиме покоя
равно
= Vcc - 4,7 х lQ (при R = R - 4,7 кОм) = Vcc - V<rc Х 4,7 = .
у сс 2x4,7 2
Таким образом, возможны отклонения выходного напряжения как в
положительную, так и в отрицательную сторону.
8.4.2 Коэффициент усиления напряжения
Определяя коэффициент усиления напряжения дифференциального усилителя, мы
рассмотрим два случая в отношении входных сигналов. Первый из них
представлен на рис. 8.6; на вход (1) и на вход (2) подан один и тот же
Дифференциальный усилитель 183
¦о
*1
С)
Г,
-о "в
R
О
Рис. 8.6. Дифференциальный усилитель с двумя одинаковыми входными
сигналами (синфазный сигнал).
сигнал vin. Из принципа действия эмиттерного повторителя следует, что
точная копия этого входного сигнала появится на общем эмиттерном
резисторе Ry Значит, полный переменный ток в R} (/',) будет равен
Полагая снова транзисторы идентичными, находим, что этот ток
разветвляется поровну между ними, так что переменный коллекторный ток в
Тх равен переменному коллекторному току Т2, то есть
= /с1 +/с2 (в предположении, что /с ~ /,), и, следовательно,
Далее,
(8.5)
vout = (величиной 1 / hoe пренебрегаем) =
2 2/?3
(согласно (8.5)), поэтому
184 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
v -R
коэффициент усиления напряжения =-^ = -(8.6)
vm 2R3
Если /?, = Rv как это имеет место в схеме на рис. 8.5, и на обоих входах
одновременно действует один и тот же сигнал, то полный коэффициент
усиления напряжения равен одной второй. Такого рода входное воздействие
называется синфазным входным сигналом, а соответствующий коэффициент
усиления - коэффициентом передачи синфазного сигнала. Чем больше
сопротивление эмиттерного резистора R} по сравнению с коллекторной
нагрузкой Rv тем меньше коэффициент передачи синфазного сигнала.
Теперь мы рассмотрим поведение усилителя по отношению к дифференциальному
