Электроника - практический курс - Джонс М.Х.
ISBN 5-901095-01-4
Скачать (прямая ссылка):
дифференциальному сигналу). Подводя итог выполненным вычислениям, мы
получаем для основной схемы усилителя на рис. 8.5:
коэффициент усиления напряжения синфазного сигнала
л ~ Z^L_______L
AvCM~2R,~ 2'
а дифференциальный коэффициент усиления напряжения равен
Avd *-10IfRl *-10x2x4,7 *-100.
Одним из следствий колебаний температуры является изменение напряжения
база-эмиттер. В простом усилителе постоянного тока, например в таком,
какой показан на рис. 8.4, это приводит к дрейфу выходного напряжения.
Однако в случае дифференциального усилителя, в предположении идентичности
транзисторов, подвергаемых одному и тому же температурному воздействию,
изменение напряжений база-эмиттер на их входах будет одинаковым и,
следовательно, эти изменения будут проявляться на выходе всего лишь
уменьшенными в число раз, равное небольшому коэффициенту усиления
синфазного сигнала. Полезный же сигнал подается на входы
дифференциального усилителя как разностный сигнал и усиливается в число
раз, равное большому по величине дифференциальному коэффициенту усиления.
У большинства источников сигнала один вывод заземлен; простейший
188 Низкочастотные сигналы, постоянный ток и дифференциальный усилитель
способ подключить такой источник ко входам дифференциального усилителя в
режиме подачи разностного сигнала заключается в том, чтобы заземлить один
из входов дифференциального усилителя, а другой вход соединить с
"сигнальным" выводом источника сигнала. Ценное свойство подавления дрейфа
при этом сохранится.
Стандартный метод оценки "качества" дифференциального усилителя состоит в
измерении относительного ослабления синфазного сигнала (ООСС), равного
отношению дифференциального коэффициента усиления напряжения к
коэффициенту передачи напряжения синфазного сигнала:
ООСС = ; (8.10)
AtM
в рассматриваемом случае, принимая во внимание найденные числовые
значения соответствующих величин, имеем:
ООСС " --Т^1 = 20ITR3 "200 (/г - в миллиамперах,
R\
R - в килоомах).
Обычно ООСС выражается в децибелах:
ООСС = 201og
ю
f Аур Аусм ;
дБ. (8.11)
Заметьте, что здесь используется множитель 20, поскольку принимаются во
внимание коэффициенты усиления напряжения, а не мощности.
Таким образом, у нашего усилителя ООСС равняется 20 х 2,3 дБ = 46 дБ. Это
не очень большая величина с точки зрения современных стандартов, согласно
которым типичными являются 80-100 дБ. Легче всего улучшить ООСС, увеличив
сопротивление R3 в цепи эмиттера, но это потребует источника питания с
большим напряжением - Vcc , если нужно будет поддержать ток, текущий по
Rv неизменным. К счастью, существует замечательный способ решить эту
проблему, и заключается он в использовании транзистора в качестве
генератора стабильного тока. Идеальный генератор постоянного тока обладал
бы бесконечным сопротивлением. Транзистор по своим свойствам приближается
к идеальному генератору тока, поскольку типичное значение его выходного
сопротивления 1/ hm равно 100 кОм (см. параграф 6.8). Огромное
преимущество транзистора по сравнению с эквивалентным резистором состоит
в том, что с его помощью можно поддерживать общий ток в цепи эмиттеров
постоянным без применения высоковольтных источников питания.
Генератор стабильного тока является, по существу, стабилизированным по
постоянному току каскадом, в котором транзистор включен по схеме с общим
эмиттером; эта схема показана на рис. 8.9 в эмиттерной цепи
дифференциального усилителя. Делитель напряжения, состоящий из резисторов
Ry, Rz и диода D{, задает потенциал базы транзистора, который на 1 В выше
потенциала шины отрицательного питания. Вычитая 0,6 В, которые должны
падать на переходе база-эмиттер, получаем, что на эмиттерном резисторе Rx
Дифференциальный усилитель 189
величиной 220 Ом должно падать напряжение 0,4 В. Следовательно,
эмиттерный ток будет равен 0,4/ 220 А (примерно 2 мА); таким образом,
благодаря генератору стабильного тока в цепи эмиттеров дифференциальной
пары течет суммарный ток 1Т , равный 2 мА. Применение диода Dx в нижнем
плече делителя напряжения обеспечивает температурную компенсацию.
Разность потенциалов на диоде падает с ростом температуры точно так же,
как это имеет место с разностью потенциалов между базой и эмиттером, так
что в широком диапазоне температур приложенное к базе напряжение
согласуется с тем, какое требуется транзистору для поддержания тока
эмиттера равным 2 мА. В интегральных микросхемах роль диода может играть
точно такой же открытый переход база-эмиттер (транзистор с замкнутыми
накоротко коллектором и базой - Прим. перев.), что приводит к идеальному
отслеживанию температурных изменений; такую схему называют токовым
зеркалом.
Рис. 8.9. Дифференциальный усилитель с транзисторным генератором
стабильного тока в эмитгерной цепи.
Когда в эмиттерной цепи дифференциального усилителя включен генератор
стабильного тока, можно дать очень простое качественное объяснение работы
усилителя в целом.
Входные сигналы не могут изменить суммарный ток 1Т в эмиттерной цепи, они
