Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
могут только по разному распределять его между транзисторами.
Следовательно, при тождественно одинаковых vjn(1) и vin(2) (синфазный
сигнал) никакой из коллекторных токов не меняется и выходной сигнал не
возникает. Сигнал на выходе появляется только в том случае, когда vin(|)
и vjn(2) различны: при этом в один из транзисторов будет отводиться
большая доля
190 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
суммарного тока эмиттеров, нежели в другой. Например, если v.n(1) положи-
тельнее v 2), то коллекторный ток транзистора Г, станет больше за счет
транзистора Т2 и произойдет отклонение vout в отрицательную сторону.
8.4.4 Симметричный выход
ООСС можно увеличить еще больше, снимая выходной сигнал между
коллекторами (рис. 8.10), а не между одним из коллекторов и землей. В
этом случае подавление синфазного сигнала ограничивается только степенью
симметрии между транзисторами; теоретически, коэффициент усиления
синфазного сигнала равен нулю, если транзисторы и коллекторные нагрузки
идентичны. В частности, симметричный выход полезен, когда нагрузка не
заземлена; например, между коллекторами можно включить вольтметр, и
получится простой электронный милливольтметр с очень малым дрейфом.
Рис. 8.10. Дифференциальный усилитель с симметричным выходом.
Сигнал с симметричного выхода дифференциального усилителя можно подать на
вход второго дифференциального каскада, у которого выходное напряжение
уже снимается относительно земли; у такой конструкции ослабление
синфазного сигнала очень велико и в то же время имеется удобный
несимметричный выход. Для еще большего ослабления синфазного сигнала
обычно применяют отрицательную обратную связь.
Поскольку в схеме с симметричным выходом сигналы на коллекторах
транзисторов складываются, коэффициент усиления в этом случае вдвое
больше, чем в схеме с выходом относительно земли, то есть
Усилители в интегральном исполнении 191
, -gmR 1 g"R2
aVD-------- г
*-gmR] (так как /?, = RJ,
где
Поэтому
Ауо * -20ITRX.
(8.12)
8.4.5 Усилитель, управляемый напряжением
Интересно отметить, что коэффициент усиления дифференциального усилителя
прямо пропорционален суммарному току эмиттеров 1Т . Но кроме того, в
схеме с симметричным выходом колебания суммарного тока эмиттеров не
приводят к возникновению выходного сигнала, как это имеет место при
несимметричном выходе; результирующие изменения напряжения покоя на
коллекторах одинаковы у обоих транзисторов. Следовательно, в
дифференциальном усилителе можно управлять коэффициентом усиления
напряжения, изменяя суммарный ток эмиттеров дифференциальной пары. Если
vin и vout - напряжения входного и выходного сигналов в дифференциальном
усилителе с симметричным выходом, то
Пусть теперь второй входной сигнал v. подается на базу транзистора,
используемого в схеме генератора стабильного тока в эмиттерной цепи, с
целью управления током /г ; тогда сигнал на выходе усилителя будет
пропорционален произведению vin и vx . По этому принципу действует
аналоговый перемножитель с изменяемой крутизной, одна из бесценных
базовых схем (схема Гилберта), применяемая в интегральных усилителях,
управляемых напряжением (Voltage Controlled Amplifier, VCA), и в
модуляторах. Схемы с перемножителями рассматриваются в параграфе 11.19.
8.5 Усилители в интегральном исполнении
В идеальном дифференциальном усилителе пара идентичных транзисторов
находится в тесном тепловом контакте, так что они остаются в точности
одинаковыми во всем рабочем диапазоне температур. Кроме того, необходимо,
чтобы суммарный ток эмиттеров не зависел от температуры, для чего в
генераторе стабильного тока должна быть применена температурная
компенсация напряжения на базе транзистора. Эти требования успешно
удовлетворяются в интегральной микросхеме, где все компоненты, будучи
раз-
" -20/?, (1Т х vin )
192 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
мещены на одном кристалле, оказываются в тесном тепловом контакте. В
основе производства интегральных микросхем лежит процедура
фотолитографирования. Транзисторы, резисторы и диоды образуются из р- и
п- слоев, создаваемых посредством диффузии, для управления которой
применяются различные маски. Хотя сами процессы диффузии содержат элемент
случайности, в результате чего параметры одной части схемы слегка
отличаются от параметров другой части, все же в пределах одного кристалла
нетрудно создавать попарно согласованные транзисторы и резисторы, что как
раз и обеспечивается применением идентичных масок.
В интегральной микросхеме невозможно создать разделительные конденсаторы
емкостью больше нескольких десятков пикофарад; поэтому схемы
разрабатываются, как правило, в виде усилителей постоянного тока.
Стандартным входным каскадом у интегральной микросхемы является
дифференциальный усилитель, поскольку он гарантирует малый дрейф и
обеспечивает наличие инвертирующего и неинвертирующего входов. В
большинстве интегральных микросхем в качестве выходных каскадов
