Работа каскада в качестве дифференциального

Дифференциальным (разностным) называют каскад, усиливающий разность напряжений

при на каждом из выходов получаются усиленные разности и .

При схеме между коллекторами:

Выход между коллекторами называют дифференциальным каскад нечувствителен к синфазным входным напряжениям – это очень ценное свойство (позволяет избавиться от наводимых помех на входе)

т.е.на выход будут передаваться:

· разностное входное напряжение

· синфазное напряжение

· коэффициент передачи равен

· коэффициент передачи синфазного

В большинстве случаев входные сигналы не является синфазными или противофазными, а содержат одинаковую синфазную и отличающуюся дифференциальные части

В ДУ с полностью симметричными плечами синфазный сигнал по симметричному выходу полностью подавляется, а выходное напряжение пропорционально разности входных напряжений, т.е. их дифференциальной части ( )

Выходное напряжение по несимметричным выводам, кроме полезной дифференциальной составляющей, содержит и синфазную составляющую (с коэффициентом передачи )

Коэффициент, показывающий во сколько раз коэффициентом передачи синфазное входное напряжение меньше, чем дифференциального, называется коэффициентом ослабления синфазного сигнала(КОСС).

Для увеличение КОСС вместе применяют ГСТ. Для уменьшения входного тока выбирают минимально необходимыми для обеспечения требуемой скорости нарастания (это скорость заряда некоторой ёмкости с током – подробно рассмотрим в главе об ОУ). Обычно . Малый обуславливает низкий уровень шумов транзистора.

Дифференциальный каскад(ДК) широко применяется в ИМС благодаря основным свойствам (ДК – первый каскад ОУ):

1. Способность вычитать, т.е. нечувствительность к синфазным входным напряжениям. Это позволяет применять его для усиления дифференциальных сигналов и облегчает подачу сигналов ОС, которые в интегральных усилителях всегда применяется.

2. Симметрия схемы, обеспечивающая малый дрейф нуля и слабую зависимость параметров от температуры и произвольного разброса параметров элементов, т.к. они отклоняются одинаково в обоих плечах, что не приводит к разбалансировке схемы (интегральная технология обеспечивает высокую идентичность).

3. Ненужность блокировочного конденсатора в цепи эмиттеров и, несмотря на это, большой коэффициент усиления дифференциального сигнала, равный .

4. Если на входе ДУ установить транзистор VT и управлять его током, то будут изменяться токи транзисторов VT1 и VT2, а, значит, и их крутизна. Это позволяет создавать на основеДК усилители с управляемыми коэффициентом усиления и перемножители.

Токовое зеркало(ТЗ). Типовые схемы ТЗ

Токовым зеркалом (зеркалом тока, отражателем тока, эталоном тока) называется транзисторный узел, у которого токи двух сходящихся в одну точку ветвей равны, причём один из них (входной) управляет другим (выходным).

Рисунок 2.5 Структурные схемы токового зеркала

– полный входной ток.

– полный выходной ток.

Оба тока (а) стекаются в одну заземлённую точку. На выходную ветвь 2 подаётся (напряжение питания). ТЗ очень мало: , а - велико не зависит от , а определяется током .

Коэффициент передачи зеркала по току является его основным показателем:

ТЗ используются в качестве:

· ГСТ

· динамических нагрузок ДК, позволяя переходить от его симметричного выхода к несимметричному высокоомному (самое распространённое)

Пусть в исходном состоянии .

Когда на дифференциальный вход (между базами) поступает некоторое , , например, увеличивается на , а транзистора VT2 уменьшается на . Ток , поступает на вход ТЗ и поэтому будет повторён его выходной ветвью. Тогда выходной ток ДК определится разностью токов ветвей от точки а и составит , т.е. будет равен сумме полезных отклонений токов обоих транзисторов (подразумевается, что выход нагружен на другого каскада).

Если же на базе обоих транзисторов поступит относительно земли приращение синфазного , то транзистора VT1, и транзистора VT2 увеличатся на и выходной ток равен нулю синфазный сигнал на выход не проходит, т.е. КОСС=∞ .

Однако на практике входные и выходные токи ТЗ не равны и . Тогда КОСС для схемы б):

Типовые схемы ТЗ

Рисунок 2.6 Типовые схемы токовых зеркал

а) простейшая схема ТЗ

б) схема ТЗ с буферным транзистором

в) схема ТЗ со следящим напряжением питания VT2

а) В простейшей схеме базы присоединены к . Точка 1- вход ТЗ; 2- выход ТЗ.

Для увеличения КОСС необходимо (недостаток схемы – различие и на величину )

б) Для уменьшения недостатка схемы а), т.е. приближают , включают в качестве буферного. Он уменьшает разность токов ветвей в раз

Это достигается при равенстве всех транзисторов. Однако ток через транзистор VT3 меньше, чем через транзисторы VT1, VT2 во много раз. Для увеличения тока VT3 включают токоотводящий резистор.

Недостатком схем а), б) является низкое ТЗзависит от , которое в случае высокоомной нагрузке м.б. значительным. Это приводит к разбалансу плеч, т.е. уменьшению . Для уменьшения разбаланса применяют схему со следящим напряжением питания транзистора VT2.

Здесь эмиттер транзистора VT3 повторяет транзистора VT1, благодаря чему транзистора VT1 и транзистора VT2 почти одинаковы и не зависят от . практически такой же, что и в предыдущем случае. Однако здесь схема не разбалансируется под действием выходного напряжения, т.е. работоспособна при более высокоомной нагрузке.

⇐ Предыдущая 3 4 5 6 789 10 11 12 Следующая ⇒