Принцип действия

Пусть на вход ДК, симметрично относительно оси А-А¢ (рис. 3.22), поступают синфазные сигналы (СС), т.е. сигналы, амплитуды и фазы которых совпадают.

+
Так как в отсутствии входных сигн-

лов каскад сбалансирован (симметричен), то на коллекторах обоих транзисторов устанавливаются одинаковые напряжения и выходное напряжение U2 = 0.

При подаче синфазных сигналов, например, положительной полярности, коллекторные токи обоих транзисторов возрастут на одну и ту же величину, что вызовет одинаковое уменьшение коллекторных напряжений, т.е. uК1=uК2=UК – iКRК и выходное напряжения u2 = uК1 – uК2 = 0.

Если на входы поступают дифференциальные (парафазные) сигналы (ДС), т.е. сигналы, равные по амплитуде, но противоположные по фазе (полярности), то (при данной полярности этих сигналов)

uК1=UК + iКRК, uК2=UК – iКRК и u2=uК1 – uК2=2iКRК.

Таким образом, идеально симметричный ДК усиливает только ДС и не реаги­рует на СС. Т.к. к синфазным компонентам можно отнести, например, изменение температуры окружающей среды или изменение напряжения питания, то такой ДК будет обладать идеальной температурной стабильностью и не будет реагировать на изменение напряжения питания. Кроме того, он не будет чувствителен к одинаковым постоянным напряжениям на обоих входах, что облегчает осуществление межкаскадных связей.

Если же ДК несимметричен, то в отсутствии входных сигналов, на выходе появляется конечное напряжение, которое изменяется во времени из-за воздействия на ДК различных ДФ. Это изменение называется дрейфом нуля выходного напряжения. Величину этого напряжения и его дрейф можно уменьшить введением ООС для синфазных составляющих (рис. 3.23). При действии СС одинаково увеличиваются эмиттерные токи iЭ1, iЭ2 и на сопротивление RЭ возникает напряжение RЭ(iЭ1 + iЭ2), которое через источники сигналов воздействуют на оба входа, вызывая уменьшение напряжения uБЭ=u1–RЭ(iЭ1+iЭ2), т.е. в схеме возникает последовательная ООС по току, которая уменьшает коэффициент усиления для СС. Если же на входы поступают ДС, то токи iЭ1 и iЭ2 протекают через RЭ в противоположных направлениях (рис. 3.23) и напряжение ОС uОС=RЭ(iЭ1–iЭ2)»0, т.е. для полезного (ДС) сигнала ОС практически будет отсутствовать.

Кроме того (и это очень важно!), до сих пор мы рассматривали работу ДК при симметричном выходе, однако довольно часто выходное напряжение снимается с коллектора одного из транзисторов относительно общего провода (земли), т.е. используется несимметричный выход. В этом случае при RЭ=0 ДК теряет свойства подавлять СС (СС и ДС будут усиливаться одинаково!). Чтобы сохранить достоинства ДК и при несимметричном выходе, необходима глубокая ООС, т.е. теперь наличие резистора RЭ принципиально необходимо.

Если глубина ОС³80 дБ, то можно считать, что СС практически отсутствует. Для получения такой глубины ОС при g21=50 мСм и при RГ=0 сопротивление Rэ³100 кОм. Если IЭ1=IЭ2=IЭ=1 мА, то падение постоянного напряжения на этом сопротивлении будет равно UЭ=2IЭRЭ³200 В, т.е. обычный резистор здесь не пригоден.

Хорошие результаты даёт использование в качестве RЭ генератор стабильного тока (ГСТ) (разд. 2.9), которые имеют сопротивление изменяющемуся (переменному) току значительно больше, чем постоянному. Поэтому при падении на RЭ постоянного напряжения порядка 1.5…2 В, удаётся получить сопротивление переменному току сотни кОм, т.е. обеспечить глубокую ООС для СС. Однако наличие ГСТ требует биполярного источника питания, что позволяет получить практически нулевую разность потенциалов между каждым из входных зажимов и общим проводом (корпусом), а в этих условиях баланс схемы (установка нуля) не зависит от сопротивлений внешней цепи, подключённой ко входу ДК, т.е. от сопротивления источника сигнала. В частности можно заземлять один из входных зажимов ДК, не нарушая баланса схемы (рис. 3.24).

Если на вход 1 поступает, например, сигнал положительной полярности, то это вызывает падение напряжения на RЭ такой полярности, что транзистор VT2 подзакрывается, т.е. токи iЭ1 и iЭ2 имеют противоположное направление и ОС за счёт RЭ нейтрализуется.