Дифференциальный усилитель

Дифференциальный усилитель - это балансный (мостовой) усилитель постоянного тока с параллельным включением транзисторов с одинаковыми характеристиками (рис.3.10, а), в котором коллекторные сопротивления R_К1 и R_К2 и внутренние сопротивления транзисторов VТ1 и VТ2 образуют плечи моста. Резистор R_Ко служит для балансировки каскада (установки нуля). Цепи смешения транзисторов не показаны.

Если левая и правая части усилителя с симметричным входом и выходом идентичны, то повышение (понижение) температуры или напряжения питания вызывает одинаковое изменение коллекторных токов в обоих транзисторах, потенциалы коллекторов Uк1 и Uк2 изменяются почти одинаково и, следовательно, выходное напряжение U_вых останется неизменным. При этом дрейф (медленное, самопроизвольное изменение исходного (нулевого) выходного напряжения) в усилителе составляет 30÷ 100 мВ в диапазоне изменения температуры от 10 до 60 °С.

Для уменьшения дрейфа напряжения в общую эмиттерную цепь транзисторов включают резистор R_Э с большим сопротивлением (с целью получения в эмиттерной цепи режима генератора тока) или включают источник стабильного тока, собранный на транзисторах. При изменении температуры потенциал в точке а (см. рис. 3.10, а) изменяется незначительно, токи через транзисторы почти не изменяются, как и напряжения Uк1и Uк2.

В то же время схема усиливает разностное входное напряжение, поскольку на базы транзисторов поступают противофазные напряжения, приводящие к изменению токов эмиттеров. Относительно изменения напряжения U_вх1, напряжение Uк2изменяется в фазе (синхронно, не инвертируется), а напряжение Uк1изменяется в противофазе, инвертируется.

Дифференциальный усилитель используется также, когда требуется усилить не разность напряжений, а только входное напряжение (рис. 3.10,6). При этом один из двух входов имеет нулевой потенциал. Если используется напряжение Uк2, то такую схему называют дифференциальным усилителем с несимметричным входом и выходом.

При использовании полевых транзисторов дрейф по напряжению может быть примерно 0,05÷0,3 мВ/град при Т< 100 °С.

Дифференциальные усилители с симметричным входом и выходом широко применяются в быстродействующих коммутаторах, кодерах и декодерах и в аналоговых вычислительных машинах.