Etaje diferentiale de amplificatoare

Etaje diferentiale de amplificatoare

Etajul diferential de amplificare are doua intrari si amplifica diferenta de tensiuni aplicata la ele.

Daca la ambele intrari de aplicat tensiune sinfaza, atunci amplificarea va fi extrem de mica. Etajul diferential de amplificare nu amplifica semnalul sinfaz.

Etajul diferential consta din doua tranzistore, emitoarele carora sunt unite la un rezistor comun R_E. Pentru semnalul U_int1 tranzistorul VT₁ e cuplat dupa schema emitor comun (EC) tranzistorul VT₂ - dupa schema baza comuna (BC). Pentru semnalul U_int2 tranzistorul VT₁ este cuplat dupa schema BC, iar VT₂ - EC.

Sa presupunem ca etajul de amplificare este absolut simetric, adica ca rezistenta rezistoarelor care intra in fiecare din cele doua parti, cat si parametrii tranzistorelor VT₁ si VT₂ sunt achivalente. In acest caz la semnale de intrare egale (U_int1 si U_int2), curentii tranzistorelor VT₁ si VT₂ sunt egale intre ei si anume: I_c1 =I_c2; I_E1 =I_E2; I_B1=I_B2. Fie ca tensiunile de intrare primesc o crestere echivalenta de ΔU_int /2 cu polaritate diferita:

U'_int1 = U_int1 + ΔU_int/2

U'_int2 = U_int2 - ΔU_int/2

In rezultat curentul unui tranzistor se mareste cu ΔI_c, iar a celuilalt se micsoreaza tot cu atata:

I'_c1 = I_c1 + Δ I_c

I'_c2 = I_c2 - Δ I_c

In acelasi timp curentul rezultant prin rezistorul R_E nu se va schimba. Constanta va ramane si caderea de tensiune pe R_E.

Daca de schimbat tensiunea de intrare numai la o intrare cu ΔU_int , adica U'_int1 = U_int1 + ΔU_int , atunci aceasta va aduce la modificarea curentului prin tranzistorul respectiv. Daca tranzistorul VT₂ ar lipsi , tranzistorul VT₁ ar fi cuplat conform schemei EC, si curentul in circuitul lui s-ar schimba cu 2ΔI_c . in acelasi timp caderea de tensiune pe R_E s-ar mari cu ΔU'_RE:

ΔU'_R   ≈ ΔU_int = 2ΔI_cR_E

Dar caderea de tensiune pe rezistorul R_E ar aduce la micsorarea diferentei potentialelor intre baza si emitorul tranzistorului VT₂ si curentul lui se va micsora. Modificarea curentului VT₂ va fi asa incat cresterile tensiunilor emitor -baza a ambelor tranzistoare va fi egala.

Ca urmare, la majorarea U_int1 cu ΔU_int potentialul emitorului se va mari cu ΔU_int/2 ce este echivalent cu majorarea curentului prin R_E cu ΔI_c . totodata, cresterea tensiunii baza-emitor a tranzistorului VT₁este de ΔU_int/2, iar pentru VT₂ de -ΔU_int/2. Curentul fiecarei parti se va modifica cu ΔI_c .

Diagramele tensiunilor si curentilor la schema de aplicare a tensiunii (a) si la schema nesimetrica (b).

Este evident ca independent de faptul cum se aplica tensiunile la intrarea etajului, curentii tranzistorelor variaza la fel. In realitate din cauza marimilor mici a parametrului h_21E a tranzistorelor si din cauza rezistentelor de intrare a etajelor BC, la scheme diferite de aplicare a tensiunilor de intrare exista o mica diferenta. Acest lucru trebuie de luat in consideratie si in cazurile necesare de asigurat schema de aplicare a tensiunilor de intrare.

Coeficientul de amplificare dupa tensiune a etajului diferential in regimul mers in gol se determina ca raportul diferentei tensiunilor de iesire catre diferenta tensiunilor de intrare:

U_ies1 - U_ies2 h_21ER_e

K_U =  ≈ -

U_int1 - U_int2 R_G + R_int

Din expresia de mai sus se vede ca in regimul mers in gol (R_S→ ∞, R_C1=R_C2=R_C) coeficientul de amplificare dupa tensiunea a etajului diferential este egal cu coeficientul de amplificare cu EC, identic cu un brat al etajului diferential.

Rezistenta de iesire a etajului (daca de neglijat de cu rezistenta jonctiunii colectorului) este de doua ori mai mare decat etajului corespunzator cu EC:

R_ies ≈ 2R_K

Rezistenta de intrare (rezistenta de intrare diferentiala a etajului) e deasemenea de doua ori mai mare decat la etajul cuplat cu EC.