7.3.3.   Коэффициент ослабления синфазного сигнала

Коэффициент ослабления (подавления) синфазного сигнала (KОСC) является основным параметром ДУ, характеризующим качество его работы. Для того чтобы представить этот параметр, прежде всего, необходимо определить коэффициент усиления по напряжению ДУ для синфазного сигнала (К_{u сф})_.

При воздействии синфазного сигнала на ДУ можно предста­вить, что его входы соединены друг с другом. Как уже анализировалось в разделе 7.3 (см. рис. 7.4), в данном случае резистор R_э, будет создавать последовательную ООС по току для каждого плеча ДУ (каскада ОЭ). Обычно эту ООС стараются сделать глубокой. Коэффициент усиления плеча для синфазного сигнала можно представить как К_{u ос} каскада ОЭ при глубокой ООС с помощью формулы:

К_{u ос}  = – R_к / R_э,

т.е. для первого плеча:

K_{u сф1} = R_к1 / R_э,

и для второго

K_{u сф2}  R_к2 / R_э.

Теперь можно записать для K_{u сф} всего ДУ:

.                                        (7.7)

Из формулы (7.7) следует основной вывод, ко­торый в разд. 7.3.1 был сформулирован в виде двух основных требований к ДУ. Действительно, чем лучше симметрия плеч ДУ, тем меньше ∆R_к. Поскольку идеальная симметрия невозможна, то всегда ΔR_к  ≠ 0. При заданном ΔR_к, умень­шить K_{u сф} можно за счет увеличения глубины ООС, т.е. увеличения R^э. Обычно КОСС представляется как отношение модулей К_{u диф} и К_{u cф}, выраженное в децибелах, т.е.

KOСC = 201g (К_{u диф} / К_{u cф}).

Раскрыв значения коэффициентов усиле­ния из выражений (7.4) и (7.7), можно записать:

                                           (7.8)

где δ = ΔR_к / R_к  — коэффициент асимметрии ДУ.

При необходимос­ти коэффициент асимметрии можно дополнить слагаемыми, представляющими разброс других параметров элементов устрой­ства. Напомним, что разброс номиналов резисторов в монолит­ных ИС не превышает 3%. В дифференциальном усилителе всегда стремятся сделать КОСС как можно больше. Для этого следует увеличивать номинал R_э. Однако существует несколько серьезных причин, ограничивающих эту возможность. Самая главная из них заключается в больших трудностях при реализации резисторов значительных номиналов в монолитных ИС. Решить эту проблему позволяет использование электронного эквивалента резистора большого номинала, которым является генератор стабильного тока (ГСТ). На рис.7.7 приведена принципиальная схема ДУ с генератором стабильного тока (ГСТ). Здесь ГСТ выполнен на транзисторе Т_З. Резисторы R₁, R₂ и R₃, а также диод D служат для задания и стабилизации режима покоя транзистора Т_З.

Напомним, что для реальных условий ГСТ представляет собой эквивалент сопротивления для изменяющегося сигнала (в нашем случае синфазного) большого номинала – до единиц мегаом. Кроме того, в режиме покоя ГСТ представляет собой относительно небольшое сопротивление (порядка единиц килоом), из-за чего и все устройство будет потреблять от источников питания относительно небольшую мощность. Таким образом, использование ГСТ в ДУ позволяет реализо­вать усилитель в виде экономичной монолитной ИС, имеющей большой КОСС. Современные ДУ могут быть выполнены по различным схемам, но в них всегда используется ГСТ. Для таких ДУ значения КОСС обычно лежат в пределах 60…100 дБ.