|
| |
 |
Электронные компоненты Мануалы Часть I. Проентирование 1. МАЛОСИГНАЛЬНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО КАСКАДА Каскад дифференциального усилителя, представленный на схеме фиг. 1.1, создает большое усиление по напряжению для разностных сигналов, приложенных между его входами; в то же время усиление синфазных напряжений, общих для обоих входов, гораздо меньше. В результате полезные дифференциальные сигналы усиливаются при незначительном влиянии синфазных помех. Подобные помехи часто возникают вследствие падения напряжения источника сигнала в длинных линиях связи или от наводок, но они, как будет показано ниже, сильно ослабляются дифференциальным каскадом. Дифференциальный каскад обеспечивает также развязку величин напряжений рабочих точек по входу и выходу благодаря своим синфазным характеристикам. Из-за малости синфазного усиления большие изменения синфазного сигнала на входах незначительно изменяют режим выходных цепей. В этой главе будут исследоваться сигнальные характеристики дифференциальных каскадов на биполярных и полевых транзисторах. Дифференциальное и синфазное усиления и соответствующие частотные характеристики описываются на основе упрощенного метода, опирающегося на подобие дифференциальных схем и схем включения транзисторов с общим эмиттером или общим истоком. Далее проводится анализ влияния разбалансов  дифференциальных схем на чув- Ф и г. 1.1. Основная схема дифференциального каскада на бииоляр-ных транзисторах. ствительность к синфазным сигналам; такие разбалансы приводят к тому, кто коэффициент подавления синфазной помехи имеет конечную величину. В некоторых случаях делаются ссылки на другие главы, в которых проводится более подробный анализ. В заключение приводится ряд примеров схемных модификаций дифференциального каскада, позволяющих улучшить некоторые характеристики. 1.1. Низкочастотные характеристики для дифференциального сигнала Как известно, дифференциальный каскад состоит из двух усилителей на транзисторах Qi и Q2. включенных по схеме с общим эмиттером (фиг. 1.1). Это обстоятельство позволяет применять хорошо изученный метод анализа каскадов с общим эмиттером, в котором учитывается путь прохождения сигнала. Цепь для дифференциального сигнала Еш включает внутренние сопротивления источников, переходы эмиттер - база и резисторы, включенные в эмиттеры обоих транзисторов. В случае малых сигналов и при согласованных параметрах транзисторов и резисторов Eid поделится поровну между обеими половинами каскада, как показано на фиг. 1.1. Влияние рассогласованности элементов схемы рассматривается в разд. 1.4. Деление величины Eid пополам приводит к появлению равных и противоположно направленных изменений токов в эмиттерах обоих транзисторов. В результате полная величина тока смещения-, поступающего через син-   О-АЛЛЧ  Фиг. 1.2. Схема, сбалансированная для дифференциального сигнала (а); эквивалентная схема на одном транзисторе (б). фазный резистор Rcm, остается неизменной. Входной сигнал вызывает изменения токов коллекторов, которые создают равные и противоположно направленные напряжения выходного сигнала Eoi и £02, обусловливая возникновение напряжения дифференциального выходного сигнала Еоа- Поскольку дифференциальные сигналы не влияют на ток через резистор Rcm, последний можно не учитывать при данном анализе. Отбрасывая этот резистор, получаем упрощенную схему с общим эмиттером (фиг. 1.2,а). К каждому транзистору приложена половина входного сигнала, следовательно, справедливо соотношение (Э lr,(f-a) Ф и г; 1.3. Схема замещения биполярного транзистора. Р = 200; гс(\-а)=\ МОм при /с = 30 мкА, Гс{1 - а) = = 100 кОм при 1с = 1 мА; Ге= = KT/qle = 25 мВ/1е при 25 °С. Al--Ач = Ео\ - Еда, где Al и Ла - коэффициенты усиления по напряжению каскадов на транзисторах Qi и Q2, рассматриваемых как усилители по схеме с общим эмиттером. Для сбалансированной схемы Ai = А2 и дифференциальное усиление равно -.=- Таким образом, коэффициент усиления дифференциального сигнала равен коэффициенту усиления одной половины дифференциальной схемы.Иными словами, усиление сигнала транзисторным каскадом по схеме включения с общим эмиттером, идентичного одной половине дифференциальной схемы, соответствует усилению, которое дает каскад в целом. Это позволяет применить к расчету дифференциального усиления на основе эквивалентной схемы фиг. 1.2,6 метод анализа каскада с общим эмиттером [1]. Модель транзистора на фиг. 1.3 учитывает основные характеристики, важные для низкочастотных усилителей по схеме с общим эмиттером. Сопротивление области базы опущено, поскольку оно Не оказывает существенного влияния на описываемые здесь свойства каскада. Дляуказания типовых значений малосигнальных параметров используется обозначение Т. Проводимость обратно смещенного коллекторного перехода учитывается в эквивалентной схеме сопротивлением Лс(1 - а), которое 0 1 [ 2 ] 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 |