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 Rэ, поскольку, он не участвует в работе на дифференциальном сигнале. Для входного сопротивления плеча ДУ (Rвх пл), можно записать:

Rвх.пл = rб + rэ(β + 1) + R0(β + 1) = h11э + 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:

Rвх.пл = β rэ                                                            (7.2)

Подпись:  
Рис. 7.5. Схема одного плеча ДУ
Меньшую погрешность при расчете Rвх.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  2Rвх.пл.

Ku пл = (Uвх.пл / 2)(2 / Eг) = (Uвх.пл / Eг) = Кu диф

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

.                  (7.3)

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

Если Rк < (Rн / 2), Rвх.пл > Rг и β велико, то формулу (7.3) можно переписать в следующем приближенном виде:

Кu диф = Rк  /rэ.                                                     (7.4)

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

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 Rк. 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: Rвыхпл = Rк. По той же причине Кu 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 Rо = 0, а входной сигнал подается на базу транзисто­ра Т1. Плечо, образованное транзистором Т1, является каскадом ОЭ с ООС, образуемой резистором Rэ. Коэффициент усиления Кu пл для него может быть рассчитан по формуле (7.3), а коэффициент Rвыхпл – формуле (7.1), где R0 следует заменить на Rэ. У это