Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель (иногда его называют "баластным") выполнен на двух транзисторах, включенных таким образом, что каждый из них может управлять работою другого. Такое схемное решение позволяет создавать различные способы обратной связи, позволяет осуществлять плавную регулировку усиления, удобно для создания усилителей с симметричными или инвертирующими выходами.

На основе Дифференциального каскада можно выполнить смесители и преобразователи частоты, модуляторы, УРЧ и многое другое. Благодаря своим способностям дифференциальный усилитель очень часто применяют и в составе различных микросхем, особенно операционных усилителей.

Упрощенная схема дифференциального усилителя на рисунке ниже:

Давайте рассмотрим простейший пример работы дифференциального усилителя:

На рисунке выше оба транзистора включены по схеме усилителей с Общим Эмиттером. Если подать сигнал на вход1, то выходнойсигнал у нас будет сниматься с резистора R1. Точно так-же при подаче сигнала на вход 2, выходной сигнал снимется с резистора R2. В результате мы получим разницу сигналов.

Таким образом можно сигналы сравнивать, смешивать или управлять сигналом при помощи другого (осуществлять обратную связь).

Подачу сигнала на дифференциальный каскад можно осуществлять несколькими способами:

* одновременно два сигнала на два входа (как на рисунке) Тогда на выходе мы получим смешанный сигнал (простейший смеситель или модулятор)

* можно подать сигнал на один из входов, а другой вход подключить к источнику опорного напряжения. В этом случае мы получим на выходе разницу сигналов (сигнал ошибки или отклонения). Такой вариант можно использовать для измерительных схем.

Подобное включение используется в пороговых устройствах- компараторах.

* Можно подать сигнал на один из входов, а на второй подать сигнал обратной связи с выхода усилителя. Такой способ очень широко используется в усилителях для обеспечения стабильности. Наглядный пример- усилитель кадровой развертки.

Итак, подведем итоги...

При построении усилителя на транзисторах следует учитывать тот факт что полупроводники на самом деле довольно капризная штука:

во-первых: параметры транзистора очень сильно зависят от внешних факторов (в частности от температуры) и поэтому требуется стабилизация режима их работы за счет введения обратных связей.

во- вторых: у одного и того-же типа транзисторов может наблюдаться большой разброс параметров, что опять- же требует введение цепей стабилизации.

НО. при увеличении ООС в транзисторном каскаде теряется его КПД: увеличивается ток потребления от источника тока и снижается коэффициент усиления.

Кроме этого имеется еще один параметр, который стоит учитывать при создании транзисторного усилителя- это входное сопротивление. "Входным сопротивлением" называют сопротивление, оказываемое для входящего переменного тока.

Другими словами- входящий сигнал встречает некую нагрузку, уменьшающую его амплитуду. И чем ниже это сопротивление тем больше потери. Поэтому для сигналов с низкой амплитудой требуется усилитель с большим входным сопротивлением.

Для примера: входное сопротивление каскада, выполненного по схеме ОЭ ниже чем у каскада по схеме ОК. И хотя схема ОК имеет коэффициент усиления ниже чем ОЭ, для слабого входного сигнала она более приемлема.

При всех достоинствах дифференциального каскада у него есть и небольшой минус:

для достижения высокого входного сопротивления требуется увеличение эммитерной нагрузки (Rэ), но при сильно большом сопротивлении этого резистора на нем ограничивается падение напряжения, и следовательно возникает необходимость в увеличении питания. Поэтому для таких случаев (когда требуется высокое входное сопротивление каскада при неизменном питании) применяется небольшая "техническая хитрость", а именно: в качестве эммитерной нагрузки используется еще один транзистор с отдельной регулировкой- так называемый "источник тока" или "токовое зеркало".

Для тех кому необходимы более глубокие знания: расчет дифференциального усилителя (формулы и все такое...), то заходите на эту страницу.
Если все понятно- поехали дальше: выходной каскад и его стабилизация

Если есть вопросы- заходим на ФОРУМ