7.3.2.   Схемы включения дифференциального усилителя

Можно выделить четыре схемы включения ДУ:

1) симметричный вход и выход;

2) симметричный вход и несимметричный выход;

3) несимметричный вход и симметричный выход;

4) несимметричный вход и выход.

Рассмотрим их последовательно при воздействии рабочего входного сигнала.

1. При симметричном входе источник входного сигнала (см. рис. 7.4) подключа­ется между входами ДУ (между базами транзисторов Т₁ и Т₂). При симметричном выходе сопротивление нагрузки подключается между выходами ДУ (между коллекторами транзисторов Т₁ и Т₂). Такое включение ДУ и было рассмотрено в разделе 7.2. Теперь остановимся на определении параметров сим­метричного включения ДУ.

Проанализируем работу одного плеча, т.е.  одного каскада ОЭ, входящего в ДУ. Для этого представим плечо ДУ в виде, изображенном на рис. 7.5. Здесь отсутствует резистор R_э, поскольку, он не участвует в работе на дифференциальном сигнале. Для входного сопротивления плеча ДУ (R_{вх пл}), можно записать:

R_вх.пл = r_б + r_э(β + 1) + R₀(β + 1) = h_11э + βR₀.                              (7.1)

Здесь опущены индексы для номеров резисторов, так как плечи ДУ практически симметричны. Слагаемое βR₀ вносится за счет последовательной ООС. При R₀ = 0 уравнение (7.1) для нашего случая можно упростить до следующего вида:

R_вх.пл = β r_э                                                            (7.2)

Меньшую погрешность при расчете R_вх.пл формула (7.2) обеспечи­вает для ДУ, работающего на малых токах. Поскольку при симметричном входе источник входного сигнала включается между входами ДУ, то общее входное сопротивление ДУ будет равно  2R_вх.пл.

K_{u пл} = (U_вх.пл / 2)(2 / E_г) = (U_вх.пл / E_г) = К_{u диф}

т.е. коэффициент усиления по напряжению всего ДУ равен K_{u пл}. В нашем случае для K_{u пл} можно переписать в несколько измененном виде:

.                  (7.3)

Здесь учтено, что к выходу одного плеча подключается только половина R_H. Действительно, средняя точка резистора R_H  для рассматриваемого режима ДУ всегда будет иметь нулевой потенциал (потенциал общей шины).

Если R_к < (R_н / 2), R_вх.пл > R_г и β велико, то формулу (7.3) можно переписать в следующем приближенном виде:

К_{u диф} = R_к  /r_э.                                                     (7.4)

Учитывая изложенное ранее, коэффициент усиления ДУ по току можно представить в виде выражения (7.4), заменив R_к на R_н /2. Нетрудно показать, что значение выходного сопротивления ДУ для рассматриваемой схемы его включения равно удвоенному значению выходного сопротивления плеча (R_{вых пл}), которое для каскада ОЭ можно считать равным R_к.

2. Теперь остановимся на схеме включения ДУ с симметричным входом и несимметричным выходом. В этом случае источник входного сигнала подключается между входами ДУ; сопротивле­ние нагрузки подключается одним концом к коллектору одного из транзисторов, а другим — к общей шине. При этом в кол­лекторной цепи второго транзистора может отсутствовать ре­зистор R_к. Поскольку способ подачи входного сигнала здесь совпадает с ранее рассмотренным случаем (см. пункт 1), то входное сопротив­ление также можно определить с помощью формулы (7.1) или (7.2). Однако выходной сигнал снимается лишь с одного выхода ДУ, следовательно, выходное сопротивление ДУ равно: R_выхпл = R_к. По той же причине К_{u диф} оказывается в 2 раза меньше, чем при симметричном выходе.

3. Интересна схема включения ДУ с несимметричным входом и симметричным выходом. Для удобства восприятия специфики этого включения ДУ (рис. 7.6) приведена его принципиальная схема. Здесь R_о = 0, а входной сигнал подается на базу транзисто­ра Т₁. Плечо, образованное транзистором Т₁, является каскадом ОЭ с ООС, образуемой резистором R_э. Коэффициент усиления К_{u пл} для него может быть рассчитан по формуле (7.3), а коэффициент R_выхпл – формуле (7.1), где R₀ следует заменить на R_э. У это