Дифференциальный каскад усилителя постоянного тока
Дифференциальным каскадом УПТ называется уси-литель разности напряжений (рис. 9.43) [113, 128].
Транзисторы VT1 и VT2 стараются использовать с возможно близкими коэффициентами усиления, для чего подбирают пары таких транзисторов. Резисторы RKI И RK2 также подбирают одинаковыми по значениям сопротивлений. Сопротивления этих резисторов будем считать равными сопротивлению резистора RK. В ре-зультате наш дифференциальный каскад — это усили-тель мостового типа, в котором одни плечи.выполнены
'яа двух транзисторах, а другие — на двух резисторах. ^Применяют идентичные друг другу компоненты с целью ^компенсации дрейфа сигнала выходного напряжения. ;Если перед разработчиком стоит требование получить ""рлыпую амплитуду выходного сигнала в ущерб неболь¬шим искажениям, выбирают работу дифференциального каскада в классе В.Представим, что на оба входа подаем идентичные на¬пряжения С/вх1 = С/вх2, при этом токи через транзисторы VT1 и VT2 будут одинаковыми. Суммарный ток через резистор R3 обозначим через /о, тогда токи коллекторов транзисторов VT1 и VT2 будут равны:
7к1 = 7к1 = —• 2
Выходное напряжение каскада будет равно разности • напряжений на коллекторах транзисторов моста:
ивых = 17к1 - UK2. Напряжение на коллекторе транзистора VT1 опреде¬ляем так:
СМ =Ек- 1к1 • RKI. Кроме того, напряжения на-коллекторах транзисторов VT1 и VT2 в, силу идентичности можно записать как
UK1 = EK-—RK; 2
UK2 = EK-—RK 2
Тогда выходное напряжение дифференциального уси¬лителя при отсутствии сигнала на входах можно записать следующим образом:
1/вых = .Ек - — • Лк - Ек + — ■ RK = О .
2 2
Теперь представим, что входное напряжение Unxl больше, чем С7вх2. Допустим, что на первый вход подали более положительное напряжение, чем на второй. В этом случае транзистор VT1 откроется в большей степени, чем VT2. Ток через коллектор транзистора VT1 увеличится на определенную величину А/о, а ток через коллектор транзистора VT2 уменьшится на такую же величину А/о ввиду того, что суммарный ток постоянен и равен /о. Тогда напряжения на коллекторах транзисторов VT1 и VT2 можно найти как
-(I
UK1 = EK-\^- + AIO\RK = EK-^-RK-AIORK,
UK2 = Ек
• Дк = Ек - — • Дк + А/о • Дк 2
Выходное напряжение усилителя при наличии сигна¬ла на входах можно записать следующим образом:
Если на первый вход дифференциального усилителя (будем подавать большее значение напряжения, чем на ^второй, на выходе получим напряжение отрицательной ^полярности. Из-за этого первый вход называют инверти¬рующим входом.
Если напряжение на первом входе UBXI окажется Меньше, нежели напряжение на 1/вх2, то выходное на¬пряжение дифференциального усилителя станет-равно ' 1/вых = +2 • А/о • RK, поэтому второй вход такого усили¬теля называют неинвертирующим входом.
Дифференциальные усилители, часто применяемые в цепях усиления постоянного тока, обладают небольшим выходным сопротивлением, могут инвертировать или не инвертировать сигнал в зависимости от схемотехники, обладают высоким входным сопротивлением и имеют
небольшой дрейф 0.
Наиболее существенной особенностью каскадов дифференциальных усилителей является то, что у них дрейф 0 будет значительно меньше, чем в УПТ прямого усиления. Это является следствием того, что выходное напряжение дифференциального усилителя равно разно¬сти коллекторных напряжений каждого из транзисторов, входящих в его состав, поэтому медленные изменения напряжения за счет внутренних процессов каскада будут взаимно компенсироваться.
