Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Техника arrow ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОНИКИ
Посмотреть оригинал

Дифференциальный каскад

В электронной технике часто требуются усилители сигналов, скорость изменения которых очень низка, например с датчиков медленно изменяющихся сигналов, таких как термопара. Такие усилители называют усилителями постоянного тока. Наиболее распространенной схемой, на базе которой они создаются, является дифференциальный каскад (рис. 2.8, а).

В дифференциальной схеме два входа, два выхода и два источника питания. Предположим, что параметры левого и правого плеч схемы одинаковы. Положительный потенциал источника питания Есм, поступающий через корпус и цепи входных сигналов на базы обоих транзисторов, открывает их в равной степени. Рабочие точки р на рис. 2.8, б транзисторов VT1 и VT2 совпадают. Поэтому при отсутствии входных сигналов под действием источника питания Ек по резисторам R} и R2 протекают одинаковые коллекторные токи Ц = 12 = Так как R} = R2, то эти токи создают на них одинаковые падения напряжения, а значит, потенциалы точек а и b одинаковы. Если нагрузочное сопротивление включить между точками а и /;, то выходное напряжение на нем равно нулю. Так можно выполнить требования усилителей постоянного тока о равенстве нулю f/BbIX при отсутствии сигнала UBX. Такое состояние схемы называют режимом покоя.

Дифференциальный усилительный каскад (а) и передаточная динамическая характеристика транзисторов (б)

Рис. 2.8. Дифференциальный усилительный каскад (а) и передаточная динамическая характеристика транзисторов (б)

Если пренебречь базовыми токами, то по резистору R3 протекает сумма токов /j + /2, создающая на нем падение напряжения. Напряжение, задающее исходные рабочие точки транзисторов, будет определяться разностью Есм и напряжения на /?3:

Такое включение R3 создает последовательную отрицательную обратную связь по току, стабилизируя исходные рабочие точки транзисторов. Любые одновременные изменения, например, увеличение токов 1Х и /2, возникающие под действием изменений напряжения источника питания, температуры и т.д., вызовут увеличение падения напряжения на R3 и, следовательно, такое уменьшение [/БЭ, которое стремится вернуть (снизить) коллекторные токи к исходному значению, т.е. стабилизировать их суммарное значение:

Таким же образом дифференциальный каскад реагирует на синфазные сигнал и помеху, т.е. входные сигналы, которые одновременно (без сдвига фаз) и одинаково (f/Bxl = t/BX2) действуют на оба входа, стремясь одновременно изменить 1Х и /2. Обратная связь тем выше, чем больше R3.

Совершенно по-иному реагирует дифференциальный каскад, если сигналы на входах каскада противофазные (например, [/вх1 = +f/BX, a t/Bx2 = = -t/BX). В этом случае (см. рис. 2.8, б) ток 1Х возрастет на А/, а /2 уменьшится на А/, но их сумма останется неизменной.

Поэтому обратная связь не стремится уменьшить изменения токов и каждое плечо ведет себя как обычная схема ОЭ, т.е. потенциал точки а и ?/вых1 понизятся, а потенциал точки b и UBblx2 повысятся. Каскад реагирует только на разность входных сигналов, почему и называется дифференциальным.

Рассмотрим еще один случай, когда напряжение UBX действует только на один из входов, например f/Bxl > 0, a UBx2 = 0. В первый момент ток 1Х возрастает, допустим, на +Д/, а /2 остается неизменным, при этом возрастет и сумма токов (1Х + Д/) + /2, но вступившая в действие обратная связь приведет к тому, что ток первого транзистора станет равным 1{ + Д//2, а ток второго: /2 - Д//2. И в этом случае потенциал точки а понизится, а точки b повысится, но изменения f/BbIX будут в 2 раза меньше, чем в предыдущем случае.

Обычно усилители постоянного тока имеют несколько каскадов, причем дифференциальный каскад является первым и у него используется только один выход. Если принять, что используется выход 2, то подача положительного сигнала на вход 1 приводит к увеличению выходного сигнала, а подача положительного сигнала на вход 2 — к уменьшению. Поэтому вход 1 называют прямым, или неинвертирующим, а вход 2 — обратным, или инвертирующим.

 
Посмотреть оригинал
Если Вы заметили ошибку в тексте выделите слово и нажмите Shift + Enter
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы