Дифференциальный усилитель.

Тема 9.2. Усилители постоянного тока

Для значительного снижения дрейфа УПТ выполняют по па­раллельно-балансной схеме (рис. 1). Такие усилители назы­вают дифференциальными, так как их выходное напряжение пропорционально разности потенциалов входов.

Режимы базовых цепей транзисторов в схеме УПТ обеспечи­ваются делителями R1R2 и R6R7. Напряжения эмиттерных пере­ходов образуются на резисторах R2 и R7. Потенциалы эмиттеров транзисторов устанавливаются близкими к нулю. В коллектор­ные цепи включают одинаковые резисторы R3 и R4. При отсутст­вии входного сигнала (Е вх=0) потенциалы коллекторов U_K1 и U_K2 равны. Сопротивление общего эмиттерного резистора R5, который служит для эмиттерной стабилизации рабочих точек транзисторов, что существенно снижает дрейф нуля, подбирают гак, чтобы выполнялось равенство Е₁ = Е_2.

Если транзисторы VT1 и VT2 одинаковы (в ответственных случаях транзисторы подбирают), обеспечивается полная сим­метрия схемы, т. е. равенство дрейфов коллекторных напряже­ний U_Кl | и U_K2, а следовательно, отсутствие дрейфа в выходном напряжении, снимаемом с коллекторов транзисторов VT1 и VT2.

Появление входного сигнала, полярность которого указана на рис. 1, вызывает ток Iвх протекающий по цепи:

+ Е вх,

база — эмиттер транзистора VT1,

эмиттер — база транзистора VT2,

- Е вх.

При этом ток базы транзистора VT1 увеличивается на Iвх, а ток базы транзистора VT2 уменьшается на такое же значе­ние.

Соответственно увеличиваются и уменьшаются токи коллек­торов транзисторов VT1 и VT2. Вследствие увеличения падения напряжения на коллекторном резисторе R3 напряжение на кол­лекторе транзистора VT1 падает, а на коллекторе транзистора VT2 из-за уменьшения падения напряжения на коллекторном резисторе R4 увеличивается. При этом на нагрузке Rн подклю­ченной к коллекторам транзисторов (симметричный выход), появляется напряжение, равное разности коллекторных напря­жений. При изменении полярности входного напряжения изме­няется полярность выходного. Таким образом, выходное напря­жение содержит информацию о значении входного сигнала и его полярности.

Полное представление о работе дифференциального УПТ дает его амплитудная характеристика (рис. 2), которую обычно снимают для симметричных входа и выхода (см. рис. 1). Ли­нейному участку 1—2 характеристики (см. рис. 2) соответст­вует постоянный коэффициент усиления. За пределами участка 1 — 2 усиление каскада уменьшается, а начиная с точек 3 и 4, во­все прекращается.

Рисунок 1. Дифференциальный усилитель

Коэффициент усиления УПТ, а следовательно, наклон ампли­тудной характеристики изменяется при изменении сопротивлений резисторов R3 и R4. При уменьшении сопротивления этих ре­зисторов наклон амплитудной характеристики уменьшается, уд­линяется ее линейный участок, расширяется диапазон входных сигналов и уменьшается усиление, а при увеличении — наоборот.

.

Рисунок 2. АХ дифференциального УПТ. Рисунок 3. Схема дифференциального УПТ с генератора тока.