Реферат: Усилители постоянного тока

<div v:shape="_x0000_s1045"> Волжский университет им. В. Н. Татищева Кафедра «Информатика и системы управления»

Реферат на  тему: «УСИЛИТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА»

по дисциплине «Электроника» специальность 220100 «Вычислительные машины системы, комплексы и сети»

Тольятти 2002

Тольятти 2002

ОГЛАВЛЕНИЕ

 TOC o «1-3» h z u ВВЕДЕНИЕ. PAGEREF _Toc9753302 h 3

1.   ДРЕЙФ НУЛЯУСИЛИТЕЛЯ… PAGEREF _Toc9753303 h 4

2.   ОДНОТАКТНЫЕУСИЛИТЕЛИ ПРЯМОГО УСИЛЕНИЯ… PAGEREF _Toc9753304 h 5

3.   УСИЛИТЕЛИ СПРЕОБРАЗОВАНИЕМ… PAGEREF _Toc9753305 h 8

4.   ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕУСИЛИТЕЛИ… PAGEREF _Toc9753306 h 12

5.   СХЕМЫВКЛЮЧЕНИЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОГО УСИЛИТЕЛЯ… PAGEREF _Toc9753307 h 15

6.   КОЭФФИЦИЕНТОСЛАБЛЕНИЯ СИНФАЗНОГО СИГНАЛА… PAGEREF _Toc9753308 h 18

7.   РАЗНОВИДНОСТИДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ УСИЛИТЕЛЕЙ… PAGEREF _Toc9753309 h 20

8.   ТОЧНОСТНЫЕПАРАМЕТРЫ… PAGEREF _Toc9753310 h 23

9.   Литература… PAGEREF _Toc9753311 h 26

<span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»"><span Times New Roman",«serif»">ВВЕДЕНИЕ<span Times New Roman",«serif»">

Усилителямипостоянного тока (УПТ) называются устройства, предназначенные для усилениямедленно изменяющихся сигналов вплоть до нулевой частоты. На рис. 1 приведенаАЧХ для усилителя постоянного тока. Отличительной особенностью УПТ являетсяотсутствие разделительных элементов, предназначенных для отделения усилительныхкаскадов друг от друга, а также от источника сигнала и нагрузки по постоянномутоку.

Такимобразом, для осуществления передачи сигналов частот, близких к нулю, в УПТиспользуется непосредственная (гальвани­ческая) связь. Непосредственная связьможет быть использована и в обычных усилителях переменного тока с цельюуменьшения числа элементов, простоты реализации в интегральном исполне­нии,стабильности смещения и т. д. Однако такая связь вносит в усили­тель рядспецифических особенностей, за­трудняющих как его выполнение, так и эк­сплуатацию.Хорошо передавая медленные изменения сигнала, непосредственная связь затрудняетустановку нужного режима покоя для каждого каскада и обусловливает нестабильностьих работы.

<div v:shape="_x0000_s1040">

<img src="/cache/referats/11588/image002.gif" v:shapes="_x0000_i1026">

 SHAPE  * MERGEFORMAT

K

Рис. 1.

<img src="/cache/referats/11588/image003.gif" v:shapes="_x0000_s1033 _x0000_s1032 _x0000_s1034 _x0000_s1036 _x0000_s1041 _x0000_s1042 _x0000_s1039">

Приразработке УПТ приходится решать две основные проблемы: согласованиепотенциальных уровней в соседних каскадах и уменьшение дрейфа (нестабильности)выходного уровня напряжения или тока.

<span Times New Roman",«serif»">1.<span Times New Roman"">    <span Times New Roman",«serif»">ДРЕЙФ НУЛЯ УСИЛИТЕЛЯ<span Times New Roman",«serif»">

Применение усилительных каскадов в УПТ ограничиваетсядрей­фом нуля. Дрейфом нуля (нулевого уровня) называется самопроиз­вольноеотклонение напряжения или тока на выходе усилителя от начального значения. Этотэффект наблюдается и при отсутствии сигнала на входе. Поскольку дрейф нуляпроявляется таким образом, как будто он вызван входным сигналом УПТ, то егоневозможно отличить от истинного сигнала. Существует достаточно многофизических причин, обусловлива­ющих наличие дрейфа нуля в УПТ. К ним относятсянестабиль­ности источников питания, температурная и временная нестабиль­ностипараметров транзисторов и резисторов, низкочастотные шумы, помехи и наводки.Среди перечисленных причин наиболь­шую нестабильность вносят изменениятемпературы, вызывающие дрейф. Этот дрейф обусловлен теми же причинами, что ине­стабильность тока коллектора усилителя в режиме покоя изменениями Iкбо, Uбэ0и B.Посколькутемпературные изменения этих параметров имеют закономерный характер, то внекоторой степени могут быть скомпенсированы. Так, для уменьшения абсолютногодрейфа нуля УПТ необходимо умень­шать коэффициент нестабильности Sнс.

Абсолютным дрейфом нуля <img src="/cache/referats/11588/image005.gif" v:shapes="_x0000_i1027">едр=<img src="/cache/referats/11588/image007.gif" v:shapes="_x0000_i1028">. Приведенный ко входуусилителя дрейф нуля не зависит от коэффициента усиления по напряжению и.эквивалентен ложному входному сигналу. Величина едрограничивает минимальныйвходной сигнал, т. е. определяет чувствительность усилителя.

Вусилителях переменного тока, естественно, тоже имеет место дрейф нуля, но таккак их каскады отделены друг от друга разделительными элементами (например,конденсаторами), то этот низкочастотный дрейф не передается из предыдущегокаскада в последующий и не усиливается им. Поэтому в таких усилителях(рассмотренных в предыдущих главах) дрейф нуля минимален и его обычно неучитывают. В УПТ для уменьшения дрейфа нуля, прежде всего, следует заботиться оего снижении в первом каскаде. Приведенный ко входу усилителя температурныйдрейф снижа­ется при уменьшении номиналов резисторов, включенных в цепи базы иэмиттера. В УПТ резистор RЭбольшого номинала может создать глубокую ООС попостоянному току, что повысит стабильность и одновременно уменьшит KUдля рабочих сигналов постоянного тока. Поскольку здесь KUпропорционален Sнс, товеличина едроказывается независимой от Sнс.Минимального значения едрможно достичь за счет снижения величин Rэ, Rби Rr.При этом для кремниевых УПТ можно получить<img src="/cache/referats/11588/image009.gif" v:shapes="_x0000_i1029"> Кремниевые УПТ болеепригодны для работы на повышенных температурах.

Следуетподчеркнуть, что работа УПТ может быть удовлетво­рительной только припревышении минимальным входным сигна­лом величины Сдр. Поэтому основной задачейследует считать всемерное снижение дрейфа нуля усилителя.

Сцелью снижения дрейфа нуля в УПТ могут быть использова­ны следующие способы:применение глубоких ООС, использование термокомпенсирующих элементов,преобразование постоянного тока в переменный и усиление переменного тока споследующим выпрямлением, построение усилителя по балансной схеме и др.

<span Times New Roman",«serif»">2.<span Times New Roman"">    <span Times New Roman",«serif»">ОДНОТАКТНЫЕ УСИЛИТЕЛИ ПРЯМОГОУСИЛЕНИЯ<span Times New Roman",«serif»">

ОднотактныеУПТ прямого усиления по сути своей являются обычными многокаскаднымиусилителями с непосредственной связью. В таком усилителе резисторы Rэ1и Rэ2нетолько создают местную последователь­ную ООС по току, но и обеспечиваютнеобходимое напряжение<img src="/cache/referats/11588/image011.gif" v:shapes="_x0000_i1030"> в своих каскадах. В многокаскадном усилителенаблюдается последовательное повышение потенциала на эмиттере транзисторакаждого

<img src="/cache/referats/11588/image013.gif" v:shapes="_x0000_i1031"><img src="/cache/referats/11588/image015.gif" v:shapes="_x0000_i1032">

последующего каскада.Необходи­мость повышения потенциалов эмиттера от каскада к каскаду обусловленатем, что за счет непосредственной связи потенциал коллектора у каждогопоследующего транзистора оказывается выше, чем у предыдущего.

Обеспечитьнеобходимый режим покоя в каскадах рассматриваемого усилителя можно и за счетпоследовательного уменьшения номиналов коллекторных резисторов от каскада ккаскаду (Rк1> Rк2). Однако в этом случае, как и в рассмотренном выше,будет падать усиление УПТ.

<img src="/cache/referats/11588/image017.gif" v:shapes="_x0000_i1033"><img src="/cache/referats/11588/image019.gif" v:shapes="_x0000_i1034">

Приразработке УПТ целесообразным является выбор эмиттерных резисторов по заданнымзначениям коэффициентов усиления и Sнс, а рабочие напряжения <img src="/cache/referats/11588/image011.gif" v:shapes="_x0000_i1035"> можно обеспечить путем дополнительных мер. На рис. 2приведены принципиальные схемы двух вариантов каскадов УПТ, в одном из которых (а)потенциал эмиттера устанавливается за счет балластного сопротивления Roво втором (б) — за счет применения опорного диода D. Отметим, что вместо опорного диода можно включитьнесколько обычных прямосмещенных р-п переходов. Часто используются сочетанияобоих вариантов схем, приведенных на рис. 2.

Приразработке УПТ необходимо обеспечивать согласование потенциалов не только междукаскадами, но и с источником сигнала и нагрузкой. Если источник сигналавключить на входе усилителя между базой первого транзистора и общей шиной, точерез него будет протекать постоянная составляющая тока от источника питания EK.Для устранения этого тока обычно включают генератор входного сигнала междубазой транзистора Т1 и средней точкой специального делителя напряжения,образованного резисторами R1и R2. На рис. 3 приведена принципиальная схемарассматриваемого входного каскада УПТ прямого усиле­ния. При правильновыбранном делителе потенциал его средней точки в режиме покоя равен потенциалу покояна базе первого транзистора.

Нагрузкаусилителя обычно включается в диагональ моста, образованного элементамивыходной, цепи УПТ. На рис. 4 приведена принципиальная схема такого выходного каскадаУПТ. Рассматриваемый здесь способ включения нагрузки используется для полученияUн=0 при Еr=0. Номиналы резисторов R3и R4выбираются таким образом, чтобы напряжение средней точки делителя равнялосьнапряжению на коллекторе выходного транзистора в режиме покоя. При этом внагрузке для режима покоя не будет протекать тока.  В каждом каскаде УПТ прямого усиления за счетрезисторов в цепи эмиттера образуется глубокая ООС. Поэтому для определениявходного сопротивления Kuocкаскада ОЭ здесь можно пользоваться формулами <img src="/cache/referats/11588/image021.gif" v:shapes="_x0000_i1036"> и KuОС= — Rкн/Rэсоответственно.Обычно максимальное усиление свойственно первому каскаду, у которого Rкимеет наибольшее значение. Однако и в последующемкаскаде УПТ, где Rк меньше, все равно его номинал должен бытьбольше номинала Rэ. Вмногокаскадных УПТ прямого усиления может происходить частичная компенсациядрейфа нуля. Так, положительное приращение тока коллектора, первого транзисторавызовет отрицательное приращение тока базы и, следовательно, тока коллекторавторого транзистора. В результате суммарный дрейф нуля второго каскада можетоказаться меньше, чем в отсутствие первого каскада в идеальном случае и сведенк нулю. Заметим, что полная компенсация дрейфа нуля возможна лишь приспециальном подборе элементов и только для некоторой конкретной температуры.Хотя на практике это почти и недо­стижимо, тем не менее в УПТ с четным числомусилительных каскадов наблюдается снижение дрейфа нуля.

Способпостроения УПТ на основе непосредственной связи в усилительных каскадах сглубокой ООС может быть использован для получения сравнительно небольшогокоэффициента усиления (в несколько десятков) при достаточно большом <img src="/cache/referats/11588/image023.gif" v:shapes="_x0000_i1037">u, то неизбежно получим резкое возрастание дрейфа нуля,вызванного не только температурной нестабильностью, но и нестабильностьюисточников питания. Отметим, что применение традиционных методов уменьшениявлияния нестабильностей Ек с помощью фильтрующих конденсаторов здесьне дает желаемого результата (слишком низкие частоты). Для снижениятемпературного дрейфа в УПТ прямого усиления иногда применяют температурнуюкомпенсацию. В настоящее время в качестве термокомпенсирующего элемента обычноиспользуется диод в прямом смешении, включенный в цепь базы транзистора.Принцип построения таких устройств практически одинаков для усилителейпостоянного и переменного тока. Все рассмотренные выше УПТ имеют большойтемпературный дрейф (eдрсоставляет единицы милливольт на градус). Кроме того, в них отсутствует зримаякомпенсация временного дрейфа и влияния низкочастотных шумов. Эти факторы могутоказаться даже более существенными, чем температурный дрейф нуля. Отмеченныенедостатки усилителей прямого усиления в значительной степени преодолеваются вУПТ с преобразованием (модуляцией) сигнала.

<span Times New Roman",«serif»">3.<span Times New Roman"">    <span Times New Roman",«serif»">УСИЛИТЕЛИ С ПРЕОБРАЗОВАНИЕМ<span Times New Roman",«serif»">

Приусилении малых сигналов постоянного тока или напряжения часто применяютусилители с преобразованием постоянного тока в переменный. Такие УПТ имеютмалый дрейф нуля, большой коэффициент усиления на низких частотах и ненуждаются в подстройке нулевого уровня. На рис. 5 приведена структурная схемаусилителя с преобразованием постоянного тока в переменный. На этой схемеиспользованы следующие обозначения: М—модулятор. Ус—усилитель переменного тока,ДМ—демодулятор. Такой УПТ часто называют усилителем с модуляцией и демодуляцией(МДМ).

<img src="/cache/referats/11588/image025.gif" v:shapes="_x0000_i1038">

ВУПТ с МДМ входной сигнал постоянного напряжения Uвх(илитока) сначала преобразуется в пропорциональный ему сигнал переменногонапряжения с помощью модулятора М, потом усиливается обычным усилителем Ус, азатем Демодулятором ДМ преобразуется в сигнал постоянного напряжения. Посколькув усилителях переменного тока (например, с RC-связью) дрейф не передается от каскада к каскаду, тов МДМ усилителях реализуется минимальный дрейф нуля. Работу рассмат­риваемогоусилителя удобно проиллюстриро­вать с помощью временных диаграмм на­пряжений(или токов) в основных точках схемы рис. 5, которые приведены на рис. 6.Преобразование постоянного Uвхв переменное осуществляется с частотой сигналауправления (модуляции) Uупр, обычно имеющего вид меандра. Для успешной работы УПТс МДМ необходимо, чтобы частота сигнала управле­ния была, как минимум, напорядок выше максимальной частоты входного сигнала.

<img src="/cache/referats/11588/image027.gif" v:shapes="_x0000_i1039">

Из многообразия возможныхвариантов построения модуляторных устройств наибольшее распространение получилитранзисторные модуляторы (прерыватели или малотоковые переключатели).Рассмотрим работу простей­шего транзисторного модулятора, принципи­альная схемакоторого приведена на рис. 7.

<img src="/cache/referats/11588/image029.jpg" v:shapes="_x0000_i1040">

Рис. 7

Здесьпостоянное входное напряжение Uвх приложено между эмиттером и коллектором n-p-nтранзистора, который с помощью трансформатора Труправляется сигналом Uупр. Транзистор работает как ключ, т. е. он имеет дварабочих состояния: открыт (режим насыщения) и закрыт (режим отсечки). Если врежиме отсечки сопротивление транзистора велико, то в режиме насыщения оноблизко к нулю. В результате ток через транзистор будет прерываться с частотойсигнала управления. Этот ток и является входным сигналом для усилителяпеременного тока Ус. Связь устройств М и Ус обычно осуществляется черезразделительный конденсатор. Схема на рис. 7 обращает на себя внимание тем, чтов ней представлен транзистор в инверсном включении. Действительно, втранзисторных модуляторах получило распространение инверсное включениетранзистора. Дело в том, что дрейф нуля в УПТ с МДМ в основном определяетсядрейфом модулятора, который обусловлен нестабильностью остаточных параметровтранзистора (тока и напряжения). Известно, что транзистор в инверсном включенийимеет существенно меньшие остаточные параметры, чем в прямом включении. Этопреимущество инверсного включения транзистора особенно ярко проявляется взначении остаточного напряжения. Напомним, что остаточный ток планарного транзисторачрезвычайно мал и для прямого включения (десятые или сотые доли наноампер),поэтому использование инверсного включения имеет смысл именно для уменьшенияостаточного напряжения.

Спомощью формул Эберса-Молла можно получить расчетные отношения для остаточногонапряжения прямого Uости инверсного UостIвключениятранзистора при токах коллектора, близких к нулю:

<img src="/cache/referats/11588/image031.gif" v:shapes="_x0000_i1041">

Из (1) следует, что UостI< Uост,поскольку <img src="/cache/referats/11588/image033.gif" v:shapes="_x0000_i1042"><img src="/cache/referats/11588/image035.gif" v:shapes="_x0000_i1043"> и оптимальном токебазы имеют <img src="/cache/referats/11588/image037.gif" v:shapes="_x0000_i1044">

Длякачественных УПТ эту величину не всегда можно считать удовлетворительной.Меньшего остаточного напряжения можно достичь с помощью компенсированного модулятора(ключа) на двух инверсно включенных транзисторах, принципиальная схема которогоприведена на  рис. 8. Здесь транзисторывключены встречно, и поэтому их остаточные параметры должны компенсировать другдруга. Так, для остаточного напряжения рассматриваемого модулятора UостК можнозаписать:

UостК = Uост1 -Uост2  (2)

где Uост1 ,Uост2 остаточныенапряжения транзисторов Т1 и Т2 соответственно. Из (2) следует, что снижения UостК,а следовательно, и дрейфа всего УПТ можно достичь за счет того, что Uост1 ≈Uост2.Минимальный разброс параметров транзисторов можно получить при их изготовлениина одной подложке в едином технологическом цикле. Такие модуляторныетранзисторы, являющиеся простейшими ИС, и получили основное применение всовременных УПТ с МДМ (например, ИС К101КТ1). Остаточное напряжение в нихобычно не превышает 100 мкВ.

<img src="/cache/referats/11588/image039.jpg" v:shapes="_x0000_i1045">

Рис.8

Сточки зрения современных требований к электронным устройствам рас­смотренныемодуляторы имеют существенный недостаток, состоящий в присутствииэлектромагнитных трансформаторов, которые очень трудно изготовить в виде ИС.Отметим, что иногда трансформаторы в модуляторах удается заменить оптронами.

Приработе с источниками входного сигнала с малыми Uвхи большими внутренними сопротивлениями Rглучшие результаты получаются, когда модуля­торвыполняется на полевых транзисторах. Дело в том, что при токе стока, равномнулю, они имеют нулевое остаточное напряжение (чего нет в биполярныхтранзисторах). Это обусловлено тем, что проводимость цепи между стоком иистоком имеет, как правило, резистивный характер (сопротивление канала). Крометого, большое Rвх позволяетиспользовать управляющие сигналы малой мощности. Однако с возрастанием Uвхиуменьшением Rгпреимущества таких модуляторов исчезают.

Вкачестве демодулятора ДМ можно использовать различные электронные Устройства.Простейшим демодулятором является обычный двухполупериодный или мостовой выпрямительс фильтром на выходе. Более совершенным следует считать демодулятор,выполненный как фазочувствительный выпрямитель.

Нарис. 9 приведена принципиальная схема одного из вариантов демодулято­ра — фазочувствительноговыпрямителя. Она удобна тем, что ее основу составляет уже использованный вмодуляторе модуляторный транзистор, состоящий из двух транзисторных структур винверсном включении.

<img src="/cache/referats/11588/image041.jpg" v:shapes="_x0000_i1046">

Рис. 9

Навход демодулятора поступает переменное напряжение U2 с усилителя. Вбазовые цепи транзисторов посредством трансформатора поступает общийуправляющий сигнал Uупр. Транзисторы здесь открываются лишь при положитель­ныхпотенциалах баз, что происходит именно в момент поступления на входинформационного сигнала, усиленного с помощью усилителя Ус. Такой модуляторуспешно функционирует в широком диапазоне рабочих сигналов. Емкость Сфвыполняет функции сглаживающего фильтра. Достичь существенного улучшенияэлектрических, эксплуатационных и массогабаритных показателей УПТ можно за счетих построения по балансным схемам.

<span Times New Roman",«serif»">4.<span Times New Roman"">    <span Times New Roman",«serif»">ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЕ УСИЛИТЕЛИ<span Times New Roman",«serif»">

Внастоящее время наибольшее распространение получили диф­ференциальные(параллельно-балансные или разностные) усилители. Такие усилители простореализуются в виде монолитных ИС и широко выпускаются отечественнойпромышленностью: К118УД, КР198УТ1 и др. Их отличает высокая стабильностьработы, малый дрейф нуля, большой коэффициент усиления дифференциальногосигнала и большой коэффициент подавления синфазных помех.

На рис.10 приведена принципиальная схема простейшего варианта дифференциальногоусилителя (ДУ). Любой ДУ выпол­няется по принципу сбалансированного моста, дваплеча которого образованы резисторами Rк1и Rк1, а два других — транзисторами Т1 и Т2. Сопротивлениенагрузки включается между коллекторами транзисторов, т. е. в диагональ моста.Сразу отметим, что резисторы R01и R02имеют небольшие величины, а часто и вообщеотсутствуют. Можно считать, что резистор RЭподключен к эмиттерам транзисторов. Обращает на себявнимание то обстоятельство, что питание ДУ осуществляется от двух источников,напряжения которых  равны (по модулю)друг другу. Таким образом, суммарное напряжение питания ДУ равно 2Е.

<img src="/cache/referats/11588/image043.jpg" v:shapes="_x0000_i1047">

Рис. 10

Использованиевторого источника (—Е) позволяет снизить потенциалы эмиттеров Т1 и Т2 допотенциала общей шины. Это обстоятельство дает возможность подавать сигналы на входыДУ без введения дополнительных компенсирующих напряжений (что требуется, например, для усилителя нарис. 3). При анализе работы ДУ принято выделять в нем два общих плеча, одно изкоторых состоит из транзистора Т1 и резистора Rк1(и R01),второе —из транзистора Т2 и резистора Rк2(и R02). Каждое общее плечо ДУ является каскадом ОЭ. Такимобразом, можно заключить, что ДУ состоит из двух каскадов ОЭ. В общую цепьэмиттеров транзисторов включен резистор RЭ, которыми задается их общий ток. Для того чтобы ДУ мог качественно и надежно выполнятьсвои функции, а также в процессе длительной работы сохранить свои параметры иуникальные свойства, в реальных усилителях требуется выполнить два основныхтребования. Рассмотрим эти требования последовательно.

Первоетребование состоит в симметрии обоих плеч ДУ. По нему необходимо обеспечитьидентичность параметров каскадов ОЭ, образующих ДУ. При этом должны бытьодинаковы параметры транзисторов Т1 и Т2, а также Rк1 = Rк2(и R01 = R02). Еслипервое требование выполнено полностью, то больше ничего и не требуется дляполучения идеального ДУ. Действительно, при Uвх1 = Uвх2 = 0 достигаетсяполный баланс моста, т. е. потенциалы коллекторов транзисторов Т1 и Т2одинаковы, следовательно, напряжение на нагрузке равно нулю. При одинаковомдрейфе нуля в обоих каскадах, ОЭ (плечах ДУ) потенциалы коллекторов будутизменяться всегда одинаково, поэтому на выходе ДУ дрейф нуля будет от­сутствовать.За счет симметрии общих плеч ДУ будет обес­печиваться высокая стабильность приизменении напряжения питания, температуры, радиационного воздействия и т.д. Всеэто абсолютно верно, но возникает вопрос: «Как обеспечить симметрию общих плечв ДУ?» На первый взгляд может показаться, что решить этот вопрос довольнопросто. Действительно, всегда можно подобрать пары транзисторов и резисторов свесьма близкими параметрами… Если собрать ДУ на таких дискретных элементах, тоон может быть и продемонстрируете желаемый результат, но только в относительнонебольшой промежуток времени. С течением времени параметры транзисто­ров и резисторовбудут изменяться различным образом в соот­ветствии с законами своей собственнойструктуры, естественно, что на них различным образом будут влиять и внешниефакторы, а следовательно, нарушится симметрия плеч со всеми вытека­ющими отсюдапоследствиями. В конечном счете можно за­ключить, что на дискретных элементах(изготовленных в разное время и в разных условиях) осуществить выполнениепервого требования для ДУ практически невозможно. Это и обусловили тот факт,что прекрасные свойства ДУ не нашли должного использования в дискретнойэлектронике. Приблизиться к выполнению первого основного требования для ДУпозволила микроэлектроника. Ясно, что симметрию общих плеч ДУ могут, обеспечивлишь идентичные элементы в которых все одинаково и которые были изготовлены ваб­солютно одинаковых условиях. Так, в монолитной ИС близко расположенныеэлементы действительно имеют почти одинаковые параметры. Следовательно, вмонолитных ИС первое требование к ДУ почти выполнено. Это «почти» позволяетреализовать ДУ пусть не с идеальными, но все же с хорошими параметрами, но принепременном условии выполнения второго основного требования к ДУ.

Второеосновное требование состоит в обеспечении глубокой ООС для синфазного сигнала.Синфазными называются одинаковые сигналы, т. е. сигналы, имеющие равныеамплитуды, формы и фазы. Если на входах ДУ (рис. 10) присутствуют Uвх1=Uвх2,причем с совпадающими фазами, то можно говорить опоступлении на вход ДУ синфазного сигнала. Синфазные сигналы обычно обусловленыналичием помех, наводок и т. д. Часто они имеют большие амплитуды (значительнопревышающие полезный сигнал) и являют­ся крайне нежелательными, вредными дляработы любого усилителя.

Выполнитьвторое основное требование позволяет введение в ДУ резистора RЭ ,(или его электронного эквивалента). Если на вход ДУпоступает сигнал синфазной помехи, например, положительной полярности, тотранзисторы Т1 и Т2 приотк­роются и токи их эмиттеров возрастут. В результатепо резистору RЭбудет протекать суммарное приращение этих токов, об­разующеена нем сигнал ООС. Нетрудно показать, что RЭобразует в ДУ последовательную ООС по току. При этомбудет наблюдаться уменьшение коэффициента усиления по на­пряжению длясинфазного сигнала каскадов ОЭ, образующих общие плечи ДУ, Kисф1иКисф2. Поскольку коэффициент усиления ДУ для синфазногосигнала Кисф = Кисф1 — Кисф2и за счет выполнения первого основного требования Кисф1 ≈ Кисф2удается получить весьма малое значение Кисф, т. е.значительно подавить синфазную помеху.

Таккак в монолитном ДУ с достаточным приближением можно выполнить оба основныхтребования, удается не только подавить синфазную внешнюю помеху, но и снизитьвлияние внутренних факторов, проявляющихся через изменения парамет­ровэлементов схемы. Конечно, параметры составляющих каска­дов будут изменяться, нопо весьма близким зависимостям, влияние которых будет дополнительно ослаблятьсяналичием ООС.

Теперьрассмотрим работу ДУ для основного рабочего входно­го сигнала — дифференциального.Дифференциальными (противо­фазными) принято называть сигналы, имеющие равныеамплиту­ды, но противоположные фазы. Будем считать, что входное напряжениеподано между входами ДУ, т. е. на каждый вход поступает половина амплитудногозначения входного сигнала, причем в противоположных фазах. Если Uвх1в рассматриваемый момент представляется положительнойполуволной, то Uвх2  — отрицательной.

Засчет действия Uвх1транзисторТ1 приоткрывается, и ток его эмиттера получает положительное приращение ∆IЭ1, аза счет действия Uвх2транзистор Т2 закрывается, и ток его эмиттера получает отрицательноеприращение, т.е. — ∆IЭ2. В ре­зультате приращение тока в цепи резистора RЭ ∆IRЭ = ∆IЭ1 — ∆IЭ1. Если общие плечи ДУ идеально симметричны, то ∆IRЭ = 0 и, следовательно, ООС для дифференциальногосигнала отсутствует. Это обстоятельство позволяет получать от каждого каскадаОЭ в рассматриваемом усилителе, а следовательно, и от всего ДУ большоеусиление. Отсюда происходит и название усилителя — дифференциальный. Так какдля дифференциального входного сигнала в любой момент напряжения на коллекторахтранзисто­ров Т1 и Т2 будут находиться в противофазе, то на нагрузке происходитвыделение удвоенного выходного сигнала. Итак, резистор RЭ,образуетООС только для синфазного сигнала.

Посколькув реальных ДУ идеальную симметрию плеч осущест­вить нельзя, то RЭвсеже будет и для дифференциального сигнала создавать ООС, но незначительнойглубины, причем чем лучше симметрия плеч, тем меньше ООС. Небольшуюпоследовательную ООС по току задают в каскадах ДУ с по­мощью резисторов R01и R02. Какотмечалось выше, эти резисторы имеют небольшие номиналы (участки полупровод­никовойподложки), поэтому создаваемая ими ООС невелика и существенно не влияет наусилительные свойства ДУ.

Такимобразом, при выполнении в ДУ двух основных требова­ний он обеспечиваетстабильную работу с малым дрейфом нуля, с хорошим усилением дифференциальногосигнала и со значитель­ным подавле