Реферат: Дифференциальный каскад

S_d = I₀ /2*j_т . (28)

На основании (14) для номинальных значений усиления и крутизны получим:

K_d = I₀ *R_L /4*j_т , (29)

S_d = I₀ /4*j_т . (30)

Из (27-30) видно, что с уменьшением I₀ (при переходе в микромощный режим) усиление и крутизна ДК падают. Единственный шанс обеспечить желаемые величины этих параметров – увеличить R_L .

Входные сопротивления.

Входное сопротивление микромощного ДК для дифференциальног сигнала определим как

R_вхd = U_d /I_b = R_e *(B+1)= (B+1)*2*j_т / I₀ . (31)

С учетом (15) аналогичным образом определяется номинальное входное сопротивление:

R_вхn = U_n /I_b = 2*R_e *(B+1)= 2*R_вхd = (B+1)*4*j_т / I₀ . (32)

Из (31) (32) видно, что для увеличения входных сопротивлений ДК необходимо увеличивать В. Таоке увеличение возможно при использовании транзисторов с тонкой базой (супербета БТ).

Неидеальный источник эмиттерного тока ДК.

Выше уже говорилось о том, что любая ассиметрия плеч ДК приводит к появлению синфазного усиления и снижению CMRR. Такого вже влияние «осевой» несимметрии, т.е. неидеальность генератора тока в эмиттерной цепи ДК (рис 4а). Эту неидеальность учтем, поместив (рис 4б) резистор R₁ *(B+1) во входную цепь изученной ранее (рис 2а) модели. В этом случае плечи ДК оказываются связанными; базовые точки I_b2 и I_b1 транзисторов Т1 и Т2 будут суммироваться на резисторе R₁ *(B+1). Выходную цепь представим правым плечом ДК с генератором тока, управляемым I_b1 (рис 4в).

Модель рис 4б-в пригодна для описания ДК, когда действуют входные сигналы U₁ и U₂ , содержащие и синфазную и дифференциальную составляющие.

Рис. 4 Появление синфазного сигнала при неидеалоьном источнике тока в эмиттерных ДК: а) резистор R1, подключенный к точке е, заменил источник тока; б) модель входной цепи; в) модель выходной цепи

Но дифференциальные составляющие входных сигналов обусловят противофазные токи через резистор R₁ ; сумма этих токов окажется равной нулю и таким же будет падение напряжения на резисторе R₁ (резистора как бы нет). Синфазные компоненты входных сигналов, наоборот, будут создавать суммарное падение напряжения на резисторе R₁ .

Синфазный сигнал и CMRR.

Таким образом, суммарное падение напряжения на резисторе

R₁ *(B+1) создают лишь синфазные составляющие I_b2c , I_b1c базовых токов плеч ДК, причем

I_b2c = I_b1c = I_bc . (33)

Модель рис 4б подвергнем бисекции применительно к синфазному сигналу. Для этого заменим левую половину входной цепи током I_b2c = I_bc левого контура, создающим вместе с током I_b1c = I_bc на общем резисторе (в точке е) такое же напряжение 2*I_bc *R₁ *(B+1), какое было до бисекции модели. Получившаяся модель (рис 5а) описывает лишь проходжение синфазного сигнала.

Рис. 5 Бисекция модели рис. 4 для синфазного сигнала: а) одинаковые синфазные компоненты контурных токов I_b2 и I_b1 суммируются на общем резисторе плеч ДК; б) одноконтурная входная цепь – результат бисекции; в) выходная цепь ДК для синфазного сигнала

Бисекция позволяет заменить сумму синфазных токов удвоением величины сопротивления резистора общей цепи (рис 5б). Выходная цепь для синфазного сигнала (рис 5 в) сощдает на выходе ДК синфазные составляющие тока I_выхc и напряжения U_выхс .

На основании рис 5 найдем усиление синфазного сигнала

К_с = U_выхс / U_1с = R_L *I_0c / I_bc *(B+1)*( R_e + 2* R₁ ) = R_L *B*I_bc / I_bc *[ R_вх + 2* R₁ *(B+1)]. (34)

Если В>>1, R_вх » В * R_вх , то:

К_с = R_L /2* R₁ + R_е . (35)

На основании формулы (27)

CMRR = К_d /К_с = R_L *( R_e + 2*R₁ )/ R_e *R_L = 2*R₁ / R_e +1. (36)

Таким образом, поскольку CMRR>>1, имеем:

CMRR» 2*R₁ / R_e . (37)

Из (37) видно, что для увеличения CMRR надо увеличивать R₁ , т.е. заменить R₁ эталоном тока.

C повышением рабочей частоты падает CMRR вследствие влияния емкости, шунтирующей R₁ или заменяющий этот резистор эталоном тока.

Бисекция для расчета режима ДК по постоянному току.