Реферат: Дифференциальный каскад

Пара (рис 1а) осуществляет, таким образом, вычитание сигналов на выходах усилителей; разность DU_вых (формулы 2, 8) наблюдается между коллекторными выходами транзисторов Т2 и Т1.

Дифференциальный каскад (ДК, рис 1б) реализует вычитание сигналов на входах усилителей; разность DU_вых /2 = dU_вых наблюдается между коллектором Т1 и землей. При этом формулы (3-8) для ДК оказываются справедливыми (если заменить DU_вых на dU_вых =DU_вых /2).

Вследствие наличия генератора тока в квазиидеальном ДК потенциал общей точки его эмиттеров (е на рис.1б) обычно близок к нулевому.

Подавление синфазного сигнала квазиидеальным ДК.

Пользуясь (8), рассмотрим следующие частотные случаи:

1. Если К2 = К1 (плечи одинаковы), то

dU_вых =DU_вых = U_d * К_d . (8а)

При этом ДК становится идеальным, а синфазный сигнал полностью подавляется.

2. Если U_с = 0, то dU_вых / U_d =U_вых / U_d = K_d , где K_d (коэффициент усиления дифференциального сигнала) определяется формулой (7). При этом синфазный сигнал отсутствует.

3. Если U_d = 0, то DU_вых / U_с = K_с = К₂ –К₁ . Это коэффициент усиления синфазного сигнала, определяемый формулой (6).

Для общего случая, когда присутствуют и дифференциальные и синфазные сигеналы, используем выражение (8). Вынеся U_d * К_d за скобки, получим:

dU_вых = U_d /2 * K_d /2 * (1 + U_с *K_с / U_d *K_d ). (9)

Введя в (9) коэффициент подавления синфазного сигнала (Common Mode Rejection Ratio, CMRR),

CMRR = K_d /K_с , (10)

Получим: dU₀ = U_d *K_d (1+ U_с / U_d *CMRR )/2. (11)

Второй терм в скобках выражений (8-10) для ДК весьма мал. При полной симметрии плеч и идеальном эталоне тока, подключенном к точке e рис 1б(т.е. для идеального ) имеем:

CMRR= ¥. (12)

Идеальный ДК и его выходной сигнал.

Сигнал, снимаемый с правого плеча ДК рис. 1б и отсчитываемый относительно земли, составляет

dU_вых1 = U_вых1 = DU_вых /2, (13)

Выразив dU_вых = U_вых и U_d по формулам (7) и (3) и введя К_n – собственный или номинальный (дифференциальный) коэффициент усиления ДК

К_n = К_d /2, (14)

И виртуальную разность

U_n =U₂ -U₁ = U_d *2, (15)

Получим

dU_вых = DU_вых /2= U_d * К_d = К_n * U_n . (16)

У ДК К_n достаточно велико, а U_n мало. ДК в составе операционного усилителя(ОУ) способствует обеспечению его идеальности, т.е. практической реализации виртуального нуля

U_n =U₂ -U₁ = 0 (15а)

между входами ОУ U₂ иU₁ .