Материал: Физические основы и схемотехника электронных устройств автоматики. Гиоргадзе А.L., Кириллов Ю.В

При приложении симметричного сигнала Uвх между входами транзисторов VT1 и VT2 входные напряжения получают одинаковые приращения разных полярностей в результате ток коллектора одного транзистора увеличивается на Iк, а другого уменьшится на столько же. При этом результирующий ток через резистор Rэ останется без изменения, постоянным будет и падение напряжения на нем. Следовательно, резистор Rэ в данном случае не влияет на усиление дифференциального сигнала.

В этом случае дифференциальный усилительный каскад (ДУ) (рис. 2.91а) можно представить в виде двух каскадов ДУ с ОЭ (рис. 2.91б). На рис. 2.91в приведена эквивалентная схема одной половины дифференциального каскада.

в)

Рис. 2.91

Приращения коллекторного напряжения каждого из транзисторов схемы определяются коэффициентом усиления каскада с ОЭ по напряжению без обратной связи.

Коэффициент усиления по напряжению каскада с ОЭ можно найти по формуле

218

Выходное сопротивление каскада с ОЭ можно определить на основании эквивалентной схемы (рис. 2.92 ) при нулевом входном сигнале, подав на выходные зажимы переменное напряжение

Uвых.

Рис. 2.92

Считаем, что ток коллектора, ответвляющийся в цепь базы ничтожно мал, поэтому выходной ток распределяется по двум параллельным ветвям, одна из которых содержит резистор Rк, а другая rэ и r*к. Так как r*к>> rэ, Rк, получим

Rвых э= Uвых r*к||Rк=Rкr*к/(Rк+r*к) Rк.

iвых

219

Так как, ДУ представлено в виде двух каскадов, то его выходное сопротивление, если пренебречь сопротивлением коллекторного перехода, в два раза выше, чем каскада с ОЭ:

Rвых 2Rк.

Входное сопротивление для разностного сигнала (дифференциальное сопротивление каскада) так же в два раза больше, чем у каскада с ОЭ.

Входное сопротивление каскада с ОЭ определяется из его эквивалентной схемы (рис.2.91в).

Так как входное напряжение Uвх складывается из падений напряжений на сопротивлении rб и rЭдиф, то можно записать так:

Uвх=U rб+Urэ=iб rб+rЭ (1+h21э) iб,

Таким образом, входное сопротивление для ДУ:

Rвх=2 rб+rЭ диф (1+h21э) =2h11э.

Входное сопротивление ДУ невелико и для его повышения можно включить в цепь эмиттера каждого транзистора равные по значению сопротивления резисторы R0 так, чтобы rЭ диф= rЭ диф+R0 . Снижение коллекторных токов также увеличивает rЭ диф, но при этом уменьшается коэффициент усиления.

При подключении нагрузки Rн к точкам 3 и 4 средняя точка будет всегда иметь нулевой потенциал, так как потенциалы симметричных точек Rн изменяются на одно и тоже значение, но в противоположном направлении.

Поэтому каждый из каскадов ОЭ симметричной балансной схемы будет нагружен на резистор R2н , при этом дифференциаль-

ный коэффициент усиления определяется

220

Как видно из формулы, дифференциальный коэффициент при подключении нагрузки уменьшается.

Так как действие синфазного сигнала приводит к одинаковому изменению коллекторных токов и напряжений транзисторов, то коллекторы транзисторов в схеме (рис. 2.91а) можно объединить, представив работу каскада эквивалентной схемой (рис. 2.93б).

Рис. 2.93

Тогда из эквивалентной схемы (рис. 2.93б) коэффициент усиления синфазного сигнала будет равен:

где Rвх.сф - входное сопротивление схемы для синфазных сигналов, которое также найдем из эквивалентной схемы (рис. 2.93б)

Так как

Rэ rэ,h21э Rэ rб , то Rвх.сф h21э Rэ .

Подставим значение Rвх.сф в выражение, получим

221