Параметры дифференциального каскада

Входное сопротивление для ДС (R_ВХ) – это сопротивление между полюсами 1–0 (рис. 3.24). Со стороны источника сигнала VT1 включён по схеме ОК с нагрузкой , где R_ВХ2 – входное сопротивление VT2. По отношению к управляющему сигналу, снимаемому с сопротивления R_Э, транзистор VT2 включён по схеме ОБ, у которой входное сопротивление

. (3.32)

Для транзистора VT1 (схема ОК)

. (3.33)

Подставляя (3.31) и (3.32) в (3.33) и учитывая, что , получили

, (3.34)

где R_ВХЭ – входное сопротивление схемы ОЭ.

Это следовало ожидать, т.к. при большом сопротивлении R_Э переменный ток в него не ответвляется и эквивалентная схема входной цепи принимает вид, представленный на рис. 3.25.

Если для повышения симметрии база VT2 заземляется через резистор R_Г, то

.

Для повышения R_ВХ в каскадах на БТ одиночные транзисторы заменяют на составные (пара Дарлингтона), работающие в режиме микро токов.

Из эквивалентной схемы входной цепи для СС (рис. 3.26) следует, что

, (3.35)

т.е. _.

При симметричном выходе и несимметричном входе (рис. 3.24)

.

Из схемы рис. 3.25 ( при R_Г=0), т.е.

и коэффициент усиления

(3.36)

будет совпадать с коэффициентом усиления одиночного каскада с ОЭ. При несимметричном выходе К_д уменьшается в 2 раза.

При подаче СС (рис. 3.26) и при несимметричном выходе

и

(3.37)

Так как , то

. (3.38)

Если учесть разбаланс плеч ДК, то значение К_С получается несколько больше.

Как уже отмечалось, в разделе 4.2.2 [1], способность схемы подавлять СС оценивается коэффициентом ослабления СС

(3.39)

С учётом (3.36) и (3.38)

. (3.40)

АЧХ и ПХ ДК совпадают с соответствующими характеристиками резисторного каскада в области верхних частот и малых времён (разд. 3.2.4). Поэтому, cоотношения (3.20)¼(3.28) относятся и к ДК. В диапазоне нижних частот и больших времён ДК не вносит ни частотных, ни переходных искажений, так как является УПТ.

Реальные схемы ДК значительно сложнее. Так в схеме на рис. 3.27 ДК образован из двух составных транзисторов VТ1, VТ2 и VТ6, VТ7 вида ОК–ОБ (каскодная схема). В качестве нагрузки каскада используется ГСТ (VТ3, R1 и VТ8), играющий роль динамической нагрузки (см. разд. 3.6).

Передача напряжения от каждого входа до несимметричного выхода – коллектора транзистора VT8 – происходит двумя путями. От инвертирующего входа первый путь через базу–эмиттер VT1, эмиттер–коллектор VT2, базу–эмиттер VT4 и базу–коллектор VT8; второй – через базу–эмиттер VT1, эмиттер–базу VT2 и базу–коллектор VT7. От не инвертирующего входа первый путь через базу–эмиттер VT6 и эмиттер–коллектор VT7; второй – через базу–эмиттер VT6, эмиттер–базу VT7, базу–коллектор VT2, базу–эмиттер VT4 и базу–коллектор VT8.

Несложно убедиться в том, что при равных коэффициентах усиления тока базы и при h_21Э>>1, благодаря последовательному соединению транзисторов VT1,VT2,VT3 и VT6,VT7,VT8, они работают в равных условиях как по постоянному, так и по переменному току; этому же способствует и соединение между базами транзисторов VT2, VT7 и VT3, VT8. Поэтому, коэффициенты передачи от обоих входов до выхода мало отличаются, что особенно обеспечивает высокую степень ослабления СС.

Требуемый режим работы по постоянному току осуществляется подачей напряжения смещения на базы транзисторов VT2 и VT7 от высокоомного делителя напряжения, образованного из двух ГСТ: на VT9 и VT10, R₄; постоянство тока, потребляемого цепью этих ГСТ, поддерживается с помощью транзисторов VT5 и VT12 в диодном включении.

К достоинствам рассматриваемого каскада относятся высокая степень ослабления СС, относительно широкая полоса пропускания за счёт использования составных транзисторов каскадного типа, а также сравнительно большое усиление до 60дБ при большом входном сопротивлении.

 

 

3.5. Усилительные каскады на составных транзисторах