15042 Laboratorium Elektroniki cz I 5

4. Wzmocnienie wspólne niesymetryczne

k' _ ^uci - ^UC2 _ ^h21e ^us U U

wes wes

R.

^hllc i ₊ 2^ię-R h, ^E

Ile

5. CMMR - współczynnik tłumienia sygnału wspólnego

k    1 h₀1    łu i

CMMR = —^ = —+ —^-R_F = -2^-R_F k' 9 h ^b h ^b Kus    ^{Z n}l le    ⁿl le

2 R,

R,

cp_T

(12.12)

(12.13)

6.    Wejściowa rezystancja różnicowa (rezystancja pomiędzy obydwoma wejściami wzmacniacza)

Rwer = 2hi_le    (12.14)

7.    Wejściowa rezystancja sumacyjna (wspólna) - rezystancja pomiędzy każdym z wejść a masą układu

R_wes = 2h2ieRe    (12.15)

8. Rezystancja wyjściowa

(12.16)

We wzmacniaczu różnicowym zmiana napięcia Ube obu tranzystorów Ti i T₂ działa jako sygnał wspólny, z tego powodu przy wyjściu symetrycznym nie wywołuje żadnego skutku, a przy wyjściu niesymetrycznym jest tłumiona tyle razy, ile wynosi wartość współczynnika CMMR (albo o tyle decybeli, ile wynosi wartość CMMR, jeżeli podawany jest on w decybelach). Jest to podstawowy powód, dla którego ten wzmacniacz można stosować do wzmacniania napięć stałych. Dla typowego wzmacniacza różnicowego wartości tych parametrów są następujące: K_ur > 100, K_us < 10'³, CMMR = 10⁵ (100 dB), R_Wes - 10⁹ft, R_Wer - 10⁴ft.

Jednym z najważniejszcy parametrów wzmacniacza różnicowego jest współczynnik CMMR. W przypadku wzmacniacza z rys. 12.5a jego wartość zawiera się w granicach 100 + 200. Analiza wzoru (12.13) wykazuje, że aby uzyskać zwiększenie jego wartości, należałoby zwiększyć prąd emitera Ie lub wartość rezystancji emiterowej R_e. Obydwa rozwiązania są bardzo niekorzystne, gdyż pociągają za sobą konieczność stosowania dużych napięć zasilających Ucc- Właściwym rozwiązaniem jest zastosowanie układu o małej rezystancji dla prądu polaryzującego (rezystancja dynamiczna). Właściwości takie posiadają źródła prądowe (p. 12.2.1), a przykład wzmac-

niacza różnicowego wyposażonego w źródło prądowe w obwodzie czono na rys. 12.5b. Współczynnik CMMR wynosi w tym przypadku 80+100 dB:

CMMR^^-r    (12.17)

^hlle

gdzie: r - rezystancja wewnętrzna źródła prądowego.

Do realizacji regulowanego wzmocnienia różnicowego we wzmacniaczu, przy jednoczesnym uniezależnieniu tego wzmocnienia od parametrów tranzystorów, można zastosować ujemne emiterowe sprzężenie zwrotne (rys. 12.5c). W tym celu w obwód emitera każdego z tranzystorów Ti i T₂ należy włączyć rezystor emiterowy Re. W efekcie takiego postępowania pojawiają się następujące zmiany podstawowych parametrów:

1. Wzmocnienie różnicowe niesymetryczne - maleje, ale ustala swą wartość:

k'

(12.18)

1 Rr-

ur

2 R,

2. Rezystancja wejściowa różnicowa rośnie w sposób istotny:

Rwer = 2(hn_e + h₂ieRE)    (12.19)

Wartość napięciowego wzmocnienia różnicowego wzmacniacza z rys. 12.5a zależy wprost proporcjonalnie od wartości rezystancji kolektorowych R_c.

W celu zwiększenia wartości wzmocnienia należy zwiększyć wartość R_c, ale pociąga to za sobą konieczność wzrostu wartości napięcia zasilania Ucc. Aby tego uniknąć, stosuje się kilka różnych metod:

-    rezystory Rc zastępuje się źródłami prądowymi, analogicznie jak w przypadku rezystora emiterowego Re- Rozwiązanie to wymaga stosowania w jednej strukturze układu scalonego tranzystorów p-n-p i n-p-n,

-    jeden z rezystorów kolektorowych R_c zastępuje się źródłem prądowym o ujemnej rezystancji dynamicznej,

-    jeden z rezystorów kolektorowych zastępuje się wtórnikiem kolektorowym (rys. 12.5d). W układzie tym tranzystor T₃ pracuje w układzie wtórnika kolektorowego, a więc dostarcza na rezystancji R (tj. na swoim wyjściu) napięcie równe co do wartości, lecz przeciwne co do fazy w stosunku do składowej zmiennej napięcia kolektorowego tranzystora Ti.