Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Из соотношения (4.75) видно, что коэффициент усиления прямо

пропорционален {Vqs - Vt)~- Поскольку /g = К [Vq

коэффициент усиления пропорционален /oi = (2 q), это означает, что у усилителя, работающего при низком уровне начального тока, коэффициент усиления можно увеличить. Однако это увеличение произойдет за счет сокращения полосы пропускания С учетом влияния емкостной нагрузки на работу данной схемы формула для Л к, преобразуется к виду Ау, = 2gjl{gt + /(oq), где Cl - полная емкость узла Da-D, включающая в себя не только нагрузочную емкость, но также и выходные емкости транзисторов и q4. Теперь формулу для Лу можно переписать в виде

«, = ./c. = (V2c,)(i/-;,, + v-,,),

/1 = (Oi/2n = Ширинаполосы пропускания. (4.77)

Отсюда видно, что ширина полосы пропускания прямо пропорциональна начальному току Iq.

Рассмотрим пример. Примем Уа(п) = Va(p), Iq = 60 мкА и Cl = 5 пФ. Полоса пропускания такого каскада дифференциального усилителя равна Д = 32 кГц.

При частотах много выше Д коэффициент усиления становится примерно равным Ау, = 2gj/{j(aCL). Следовательно, частота единичного усиления будет определяться выражением /„ = = 2gj/{2KCi) = Iq/{Vgs - Vt)/2nCL. Если опять принять Iq == = 60 мкА, Cl = 5 пФ и I/qs - Vj = IB, то частота единичного усиления /ц = 1,91 МГц. Заметим, что точно такой же результат можно получить по формуле /ы = Л, (0) /1 = 60-32 кГц = = 1,91 МГц.

4.4. Дифференциальный усилитель на составных транзисторах

Во многих схемах дифференциальных усилителей применение составных транзисторов дает ряд существенных преимуществ. В частности, схема дифференциального усилителя с транзисторами Дарлингтона (рис. 4.18) позволяет получить очень высокое входное сопротивление и очень низкий входной ток смещения по сравнению с обычной схемой. Один из недостатков дифференциального усилителя с транзисторами Дарлингтона - несколько большее напряжение смещения Vqs, так как дифференциальный



усилитель В этом случае содержит четыре транзистора. Статистически это напряжение смещения примерно в у2 раз больше 00 сравнению с обычной двухтранзисторной схемой дифференциального усилителя.

6

Рис. 4.18. Дифференциальный усилитель на составных транзисторах Дарлингтона.

©

Можно показать, что у схемы Дарлингтона (рис. 4.19) зависимость между выходным током, 4, и входным напряжением Ve - - Vb,e, экспоненциальная и определяется формулой /2 = = ехр {Уве/2Ут), так как падение напряжения на двух соединенных последовательно р/г-переходах база-эмиттер Vbe -

Рис. 4.19. Схема составного транзистора Дарлингтона.

1в = 1в,

Ir. = h

Ув,е, = Ув,е, + Ув,е,- Приведенная экспоненциальная зависимость справедлива только в том случае, если оба транзистора, ходящие в схему Дарлингтона, работают в активном режиме здр-"бреход база-эмиттер открыт, а переход коллектор-база

j.JPHHBaH приведенную экспоненциальную характеристику Вого •зрлингтона с аналогичной характеристикой для одиноч-транзистора, можно видеть, что характеристика схемы Дар-



лингтона отличается только множителем l/2Vr под знаком экспо ненты (для характеристики одиночного транзистора имеем 1/у \ В результате все соотношения, выведенные выше для дифферец.! циального усилителя, можно распространить на схему диффе! ренциального усилителя с транзисторами Дарлингтона заменой во всех уравнениях Vr на 2Vx.

Самое важное различие двух типов дифференциальных усилителей связано не с заменой V на 2Vx, а с чрезвычайно большим коэффициентом передачи по току схемы Дарлингтона. Для схемы приведенной на рис, 4.18, полный коэффициент передачи по току, Р = L/Ib, равен произведению коэффициентов передачи по току двух транзисторов, входящих в схему Дарлингтона:

Р = /2 в, = -/ 4 = р2• 1 • (р. + 1) « Pip2. (4.78)

Поскольку коэффициент передачи по току одиночного транзистора равен по порядку величины 10, общий коэффициент передачи по току схемы Дарлингтона, р, порядка 10*.

Вследствие очень большого коэффициента передачи по току, который обеспечивается схемой Дарлингтона, входной ток смещения, /д, чрезвычайно мал по сравнению со схемой двухтран-знсторного дифференциального усилителя. Входное сопротивление дифференциального усилителя обратно пропорционально току смещения (базовому току), поэтому оно очень велико по сравнению с обычной схемой дифференциального усилителя.

4.5. Дифференциальный усилитель с диапазоном входного напряжения, содержащим нулевой потенциал

Интересная реализация дифференциального усилителя на основе схемы Дарлингтона показана на рис. 4.20. Этот дифференциальный усилитель может работать при входных напряжениях на базах Bi и Bj, равных нулевому потенциалу или даже ниже (примерно на 0,5 В) потенциала «земли». Причем дифференциальный усилитель работает только с одним источником питания.

На рис. 4.20 указаны некоторые напряжения в схеме усилителя. Чтобы транзисторы Qi и Q4 работали в активном режиме, напряжения на базах Ув, и Vb должны быть не ниже -0,5 В, так что переходы коллектор-база будут всегда закрыты. Если Уй, = Vb, > -0,5 В, то Ув, = Vb, > -0,5 + 0,6 = +0,1 В. Поскольку Vc\ = Vc, = +0,6 В, напряжения коллектор-база транзисторов Q2 и Q3 будут Vbc, = Vsc, > -0,5 В и переходы коллектор-база всегда будут закрыты. Таким образом, до тех пор пока напряжения на базах и не более чем на 0,5 В ниже потенциала «земли», все транзисторы дифференциального усилителя работают в активном режиме.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 [ 89 ] 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193