Коэффициента усиления

Синфазный входной сигнал.
Синфазными называются такие сигналы, которые, имеющие одинаковую амплитуду и фазу, одновременно присутствуют на обоих входах дифференциального усилителя (рис.6а). Этот сигнал будет равен полусумме сигналов, действующих на обоих входах ДУ (рис.6б):
Uсф = (Uвх1 + Uвх2)/2
З десь тоже предположим, что генератор включается между связанными базами и шасси. Тогда синфазный сигнал одновременно или открывает, или закрывает транзисторы.
Эквивалентная схема (рис.6в) будет похожа, как при дифференциальном входном сигнале, только здесь переменные резисторы одновременно одинаково меняют сопротивления. Вследствие этому после резисторов (транзисторов), при идеальной симметрии схемы ДУ, на коллекторах будут одинаковые потенциалы относительно средней точки и, значит, разность потенциалов Uвых будет равно нулю.
На практике, в отличии от полезного дифференциального сигнала, который поступает на входы ДУ в противофазе, могут действовать синфазные помехи (шумы), совпадающие по фазе. Появление этих помех обусловленно, например, температурными шумами транзисторов,наводками внешних электромагнитных полей и др. Поэтому дифференциальный усилитель должен эти помехи полностью подавлять, т.е. как можно больше усиливать дифференциальный сигнал и как можно меньше - синфазный.
Рассмотрим особенности дифференциальных усилителей в комбинациях с различными видами входных сигналов и выходов усилителей.
Свойства дифференциального усилителя с симметричным выходом.
1.С дифференциальным входным сигналом.
На рис.7а,б приведены схемы ДУ с дифференциальным входным сигналом, где в разные полупериоды входного сигнала показаны пути прохождения переменного тока с указанием их направлений (голубые стрелки).
Как видно на рис.7а,что когда на вход VT1 подается сигнал от генератора, то в первом полупериоде положительная его фаза открывает Т1, а отрицательная - закрывает Т2. В результате, в этот момент, коллекторное напряжение на T 1 будет отрицательным, а на T2 - положительным (обозначение полярности напряжения в кружочке).
П ри втором полупериоде (рис.7б) происходит все в точности наоборот: Т1 закрывается, Т2 открывается, а коллекторные напряжения на Т1 положительное, на Т2 - отрицательное. Нагрузкой коллекторных токов являются сопротивления Rн и 2Rк = Rк1 + Rк2, включенных параллельно. Тогда их общее сопротивление равно:
Rт сим = 2RкRн/(2Rк + Rн).
В этом случае дифференциальный усилитель ведет себя как генератор переменного тока с внешним возбуждением и параллельной нагрузкой.
На рисунках видно, что в каждый полупериод переменные токи противофазны (красные стрелки) и, при полной симметрии, компенсируют друг друга. Поэтому через резистор Rэ и источники тока Е1, Е2 переменный ток не течет.
На рис. 7а,б показываются только входные и выходные цепи переменного тока. Переменное выходное напряжение на обоих концах нагрузки равно разнице между напряжения на обоих выходов:
Uвых диф сим = Uвых1 - Uвых2
Когда общее сопротивление коллекторных токов Rт сим < 10 кОм анализ показывает, что коэффициент усиления по напряжению при симметричном выходе. равно:
Ku диф.сим ≈ h21эRт/h11э = h21эRкRн/h11э(2Rк + Rн) = 0,5SRт сим,
где h21э - коэффициент передачи тока транзистора с ОЭ;
h11э - входное сопротивление;
S = h21э/h11э - крутизна ВАХ транзистора в рабочей точке.
При отключенной нагрузке, когда Rн = ∞, получаем Ku диф.сим = SRк, а эта формула аналогична выражению для определения коэффициента усиления усилителя по схеме с ОЭ. Из формул видно, что резистор Rэ в них не фигурирует и не влияет на усиление ДУ.
В усилителе с симметричным входом входной сигнал проходит в течении периода через два транзистора, включенных с ОЭ. Поэтому входное сопротивление по переменному току равно:
Rвх диф сим = 2Rвх тр оэ = 2h11э,
а выходное сопротивление
Rвых диф сим = 2Rк.