Дифференциальный усилитель с генератором стабильного тока

Разность входных сигналов называется дифференциальным сигналом.

Синфазный сигнал – это сигнал, действующий одновременно на обоих входах, например, сигнал вследствие изменения напряжения питания, температуры и др., т.е. это помеха, влияние которой надо ослабить. Для уменьшения действия синфазного сигнала (СС) необходимо стабилизировать ток эмиттера. Допустим, что на оба входа действует синфазное напряжение, стремящееся увеличить токи коллекторов I_к1 и I_к2, а их сумма равна I_э, которая является постоянной величиной. Т.е. ток коллектора не будет увеличиваться, и напряжения коллекторов и выходное не будет изменяться. Для стабилизации тока эмиттера можно увеличивать эмиттерное сопротивление , но тогда необходимо увеличить напряжение питания, а его не нужно изменять. Вместо целесообразно ставить источник тока или генератор стабильного тока (ГСТ) на транзисторах, имеющего небольшое сопротивление по постоянному току и большое – по переменному (см. рисунок 2.3).

В схему ГСТ входят: транзистор VT₃,диод VD, резисторы R₁, R₂, R₃ и источник питания – Е_э.

Ток I_э является сумой токов эмиттеров транзисторов VT₁ и VT₂ дифференциального усилителя и задается он генератором стабильного тока на VT₃. Схема ГСТ – это усилитель по схеме с общей базой. Его выходное сопротивление много больше R_Э в схеме на рисунке 2.1. Смещение на базу VT₃ подается через делитель R₁, VD, R₂. Диод VD служит для термокомпенсации справедливо .

Должно выполняться условие R₁>> R₂, R_э. Ток I₁ через R₁ постоянный, так как R₁ большое и от температуры не зависит. В свою очередь по первому закону Кирхгофа .

При повышении температуры входная характеристика VT₃ смещается влево, т.е. увеличивается ток эмиттера I_э3. Одновременно уменьшается сопротивление диода VD, увеличивается ток I₂, следовательно, уменьшается ток I_б3, равный I₁ ‑ I₂. Ток I_к3 = a I_б3 также уменьшится. Таким образом, ток эмиттера дифференциального усилителя I_э поддерживается стабильным.

Определим I_э аналитическим путем.

Так как I_б3 << I_э и можно считать I_э3= I_к3 = I_э, то

. (1.1)

Поскольку I_б3 << I₁, то I₁ = I₂. Из рисунка 2.3 находим

. (1.2)

Из (1.1), учитывая, что находим I_э

, т.е. ток I_э зависит от температуры незначительно, что и требуется от ГСТ.