Усилительные свойства одиночных каскадов (стр. 3 из 3)
показывающий, во сколько раз коэффициент усиления дифференциального сигнала больше коэффициента усиления синфазного сигнала.
Входное сопротивление для дифференциального сигнала зависит как от режима (тока IК2), так и от параметров транзисторов:
. (7)В режиме большого сигнала работа дифференциального усилителя существенно отличается от работы одиночного транзистора, так как передаточная характеристика дифференциальной пары описывается гиперболическим тангенсом:
транзистор коллектор эмиттер дифференциальный каскад
(8)при условии, что ЕС2 = 0.
Передаточная характеристика, описываемая выражением (8), приведена на рисунке 6. Линейный участок этой характеристики составляет около ±2jТ, или ± 50 мВ.
Как правило, транзисторы, образующие дифференциальную пару, при равных токах эмиттера имеют несколько отличающиеся напряжения база-эмиттер, что обусловлено технологическим разбросом площадей эмиттеров. Или, что то же самое, при одинаковых напряжениях база-эмиттер токи эмиттеров, а значит, и коллекторов будут отличаться:
(9)где IS1, IS3 – ток насыщения обратно смещённого перехода база-эмиттер, обусловленный площадью S p-n перехода.
Рис. 6. Проходная характеристика дифференциального каскада
Если транзисторы VT1 и VT3 выполнены в едином технологическом цикле, из выражения (9) следует, что:
С другой стороны, если потребовать, чтобы токи коллекторов транзисторов дифференциальной пары были равны, на один из входов необходимо подать компенсирующее напряжение, знак которого будет определяться тем, какой из транзисторов имеет большую площадь эмиттера:
(10)где Si – площадь эмиттера i-го транзистора.
Выражение (10) определяет напряжение сдвига, то есть такое напряжение, которое нужно приложить ко входу дифференциального каскада, чтобы токи транзисторов были равны и выходное напряжение:
UВЫХ1 - UВЫХ2 = 0.
Напряжение сдвига зависит ещё и от других факторов: b транзистора, температуры и т.д. Типичное значение напряжения разбаланса для транзисторов, выполненных на одной подложке, составляет 2,5–5 мВ. Регулировку нуля дифференциального каскада можно осуществлять подбором резисторов RK, подачей напряжения соответствующей полярности на один из входов или установкой в эмиттер транзистора резистора, сопротивление которого меньше, чем rЭ, чтобы несколько увеличить отрицательную обратную связь по току.
Библиографический список
1. Активные RC-фильтры на операционных усилителях / пер. с англ. ; под ред. Г.Н. Алексакова. – М. : Энергия, 1974. – 64 с. : ил.
2. Алексенко, А.Г. Применение прецизионных аналоговых микросхем / А.Г. Алексенко, Е.А. Коломбет, Г.И. Стародуб. – М. : Радио и связь, 1985. – 256 c.
3. Аналоговые и цифровые интегральные микросхемы : справ. пособие / Н.А. Барканов [и др.] ; под ред С.В. Якубовского. – 2-е изд., перераб. и доп. – М. : Радио и связь, 1984. – 432 с. : ил. – (Проектирование РЭА на интегральных микросхемах).
4. Анисимов, В.И. Операционные усилители с непосредственной связью каскадов / В.И. Анисимов, М.В. Капитонов, Ю.М. Соколов, Н.Н. Прокопенко. – Л. : Энергия, 1979. – 168 с. : ил.
5. Источники вторичного электропитания / под ред. Ю.И. Конева. – М. : Радио и связь, 1983. – 280 с., ил. (Проектирование РЭА на интегральных микросхемах).