Исследование дифференциального

2.4.Усилительные устройства на ДУ

Интегральную микросхему ДУ можно использовать для создания усилителей с различными характеристиками, изменяя коммутацию внешних выводов и применяя различные способы подключения источника усиливаемых сигналов и внешней нагрузки. В отдельных случаях к схеме можно подключать дополнительные навесные элементы.
Ниже рассматриваются схемы различных усилителей, основой которых является ДУ, и приводятся их качественные показатели и характеристики.

2.4.1.Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель (рис. 2.3) позволяет получить достаточно большое усиление по напряжению лишь для разностного сигнала , подаваемого на его входы. В то же время при подаче одинаковых по величине синфазных сигналов на оба входа усиления не происходит. Эта особенность ДУ позволяет усиливать малые по величине дифференциальные сигналы при незначительном влиянии синфазных помех.
К основным малосигнальным параметрам ДУ относятся: дифференциальный и синфазный коэффициенты передачи, коэффициент ослабления синфазного сигнала , дифференциальное и синфазное входные сопротивления, а также выходное сопротивление [11].
Проанализируем основные показатели ДУ при различных способах подключения источника сигнала и внешней нагрузки.
Коэффициент усиления

1. 
   Симметричный вход — несимметричный выход. При подаче на вход ДУ (рис.2.7) разностного напряжения коэффициенты усиления схемы по первому и второму выходам определяются соотношениями:
   

,	(2.15)
,	(2.16)

где и - крутизна передаточных характеристик транзисторов Т₁ и Т₂, и - полные сопротивления нагрузки в цепях коллекторов транзисторов Т₁ и Т₂; R_н - сопротивление внешней нагрузки.
При полностью симметричной схеме
= - , , .

2. 
   Симметричный вход — симметричный выход. В этом случае внешняя нагрузка включается между коллекто­рами транзисторов Т₁ и Т₂. Для полностью симметрич­ной схемы коэффициент усиления определяется соотно­шением
   

,

(2.17)

где .

Если R_н = ∞, то

,

(2.18)

т.е. коэффициент усиления увеличивается вдвое по сравнению с коэффициентом усиления схемы с несимме­тричным выходом.

3. 
   Несимметричный вход — несимметричный выход. Пусть, например, входное напряжение подается на базу транзистора Т₁ относительно общей точки, а выходное снимается с коллектора этого же транзистора. База транзистора Т₂ через резистор R₄ соединена с общей точкой.
   

Для данного включения крутизна передаточной харак­теристики равна

.

(2.19)

Тогда коэффициент усиления

.

(2.20)

Т.к. , то . При снятии выходного напряжения с коллектора транзистора T₂ по аналогии с (2.20) найдем

.

(2.21)

Учитывая, что в симметричной схеме и , получаем .

4. 
   Несимметричный вход — симметричный выход.
   

Если входной сигнал подается на базу транзистора Т₁, то, полагая R_Н = ∞, получаем

.

(2.22)

Для симметричной схемы

.

(2.23)

Анализ соотношений (2.17) - (2.24) показывает, что коэффициент усиления при несимметричном входе меньше, чем при симметричном, причем их различие тем больше, чем больше сопротивления резисторов R₃ и R₄. Поэтому при несимметричной подаче входного сигнала для более полного использования усилительных возможностей ДУ целесообразно базу транзистора дифференциального каскада, на которую непосредственно входной сигнал не подается, соединить по переменному току с общей точкой схемы, зашунтировав соответствующий резистор конденсатором.