Что такое дифференциальный усилитель?

 

Дифференциальный усилитель – это усилитель на двух транзисторах с эмиттерной связью, позволяющей использовать в любых комбинациях несимметричные или симметричные вход и выход.

Принципиальная схема дифференциального усилителя, в котором выходное напряжение равно разности двух входных сигналов, показано на рис. 7.30.

 

 

 

Рис. 7.30. Дифференциальный усилитель с двумя входами и симметричным выходом:

а – принципиальная схема; б – схема с дополнительными эмиттерными резисторами Rэ.

 

На базы обоих транзисторов несимметрично подаются два напряжения u11 и u12. Выходное напряжение u 2 представляет собой разность потенциалов, действующих на коллекторах транзисторов. Это напряжение симметрично. Дифференциальный усилитель используется для усиления только разности входных напряжений, а не самих входных напряжений.

Коэффициент усиления схемы, определяемый как отношение напряжения u2 к разности u12 – u11, выражается, при допущении идентичности транзисторов, следующей формулой:

К u ~= – Rн / h11б

Путем использования дополнительных эмиттерных резисторов Rэ можно уменьшить чувствительность усиления к разбросу значений h11б. В этом случае

К u ~= – Rн / h11б + Rн ~= – Rр / Rэ

причем последнее приближение справедливо, если Rэ >> h11б. Следует подчеркнуть, что усиление схемы полностью не зависит от сопротивления резистора RF. Однако, с другой стороны, чем больше сопротивление, тем лучше коэффициент редукции суммарного сигнала на выходе схемы. В противоположность дифференциальному (разностному) сигналу суммарный сигнал является паразитным сигналом, зависящим от общей составляющей входного напряжения. Теоретически эта составляющая не появляется на выходе. В действительности из‑за внутренней несимметрии схемы дифференциального усилителя составляющая существует. Для увеличения коэффициента редукции суммарного сигнала следовало бы увеличивать сопротивление резистора RF. В реальных условиях это не всегда возможно. Поэтому вместо резистора RF можно использовать дополнительный транзистор в схеме идеального генератора тока или источника с бесконечно большим внутренним сопротивлением (рис. 7.31, а). В этом случае практическое сопротивление резистора RF равно выходному сопротивлению транзистора в схеме с ОБ

RF ~= 1/ h22б

Дифференциальный усилитель может также работать и в других схемах управления по входам и отбора сигнала на выходе, на рис. 6.31, б представлена схема с одним несимметричным входом и симметричным выходом. Схема такого типа может быть использована в качестве симметрирующей схемы. Еще одна схема (рис. 7.31, в) служит для преобразования симметричного входного сигнала в несимметричный выходной сигнал. Эта схема характеризуется наличием двух входов и одного несимметричного выхода.

 

 

 

 

Рис. 7.31. Дифференциальные усилители с питанием от источника тока (а), с одним асимметричным входом и с симметричным выходом (б) и с двумя входами и асимметричным выходом (в)