Симметричный дифференциальный усилительный каскад на биполярных
транзисторах (дифференциальный усилитель)
По принципу построения такой каскад – балансный усилительный мостовой каскад параллельного типа. Обладает высокой стабильностью параметров при воздействии различных дестабилизирующих факторов (изменения температуры окружающей среды, изменения параметров транзисторов во времени). По структуре такой каскад состоит практически из двух каскадов с общим эмиттером, у которых используется общий эмиттерный резистор.
Элементы схемы образуют мост, в одну диагональ которого включен источник питания и напряжением питания, а в другую – сопротивление нагрузки. Условия баланса моста:
(Uвых = 0): RК1 / RVT1 = RК2 / RVT2.
Изменение напряжения питания не приводит к разбалансу моста. Одновременное одинаковое (пропорциональное) изменение RК1 / RVT1 или RК2 / RVT2 также не приводит к разбалансу моста. То есть, если параметры транзисторов идентичны, то изменение температуры приведет к одинаковому изменению токов в обоих транзисторах, а выходное напряжение останется неизменным. То есть, если транзисторы VT1 и VT2 а также резисторы R1 и R2 имеют одинаковые характеристики и зависимости этих характеристик от внешних факторов, то изменение этих факторов не приведет к дрейфу нуля усилителя. При некоторой неидентичности элементов схемы смещение нуля появится, но будет значительно меньше, чем в обычном УПТ. Выходное напряжение (разность потенциалов), которое подается между базами транзисторов VT1 и VT2, называется дифференциальным.
При равенстве входных напряжений Uвх1 и Uвх2 (≠0), ко входу приложено синфазное напряжение. «Полезным» входным напряжением, которое должен усиливать усилитель является Uвх дифференциальное, а синфазное входное напряжение не должно влиять на сигнал усилителя.
Параметры усилителя:
· коэффициент усиления дифференциального напряжения;
· коэффициент ослабления синфазного сигнала;
· входное сопротивление усилителя (для дифференциального сигнала);
· выходное сопротивление.
Дифференциальные каскадные УПТ легко соединяются в многокаскадные схемы для повышения коэффициента усиления.
Преимущество:
Если источник сигнала подключен ко входу УПТ двумя длинными проводниками, то на эти провода наводятся электромагнитные помехи, например, сетевые. Эти помехи практически не усиливаются УПТ, так как они наводятся на оба провода одинаково (т.е. являются синфазными). Выходной сигнал под действием этих помех не изменяется.
Т.е. говорят, что дифференциальный УПТ имеет очень высокий коэффициент подавления синфазных помех. Под коэффициентом подавления входных синфазных помех понимают отношение приращений фазного и дифференциального входных напряжений, вызвавших одинаковое изменение выходного сигнала.
Величина коэффициента подавления синфазных помех доходит до 10 000 р.