Радиоэлектроника асослари муҳаррир — Қ. Азимов

5.15. Дифференциал кучайтиргич


Дифференциал кучайтиргич (ДК) (икки тебраниш кучланиши,ЎТКдир. У кўцриксимон тузилишга эга бўлиб, иккита кириш ва иккита чиқиш клеммаларига эга. 5.40-расмда кўрсатилган схемада кўприк R_к1 = R_к2 резисторлар ва T₁ ва Т₂ транзисторлардан ташкил топган. Унинг бир диагоналига Е_к манба уланса, иккинчисига—R_н нагрузка резистори уланади.

5.40- расм. Дифференциал кучайтиргич.
Агар схемадаги мос элементлар ўзаро тенг бўлса, система симметрии бўлиб, кўприк мувозанатда бўлади. Агар кириш сигнали таъсир этмаса, Е_к манба таъсирида R_к1 ва R_к2 резисторлардан бир хил ток ўтади (I_к1 = I_к2) ва T₁ ва Т₂ транзисторларнинг коллектор кучланишлари ўзаро тенг бўлади: U_к1 =U_к2. Шунинг учун нагрузка резистори I ва II чиқншлар оралиғига уланса, ундаги кучланиш нолга тенг бўлади (дрейф йўқ). Схеманинг бундай ҳолати сокинлик режима деб аталади.
Агар база токлари ҳисобга олинмаса R_э резистордан ўтадиган ток I_к1 + I_к2 га тенг бўлиб, ундаги потенциал тушуви R_э (I_к1 + I_к2) базаларда ток бўйича манфий тескари боғланиш кучланишини ҳосил қилади. У транзисторларнинг бошланғич ишчи нуқтасини стабил ушлаб туради. Масалан, ҳарорат, манба кучланиши ва бошқалар ўзгариши сабабли I_к ва I_к2 ток ўзгарса, R_э резистордаги потенциал тушуғи ҳам ўзгаради. Бу ўзгариш ҳар доим базага узатилганда база кучлани­ши бошланғич ўзгаришга тескари йўналишдаги ток ўзгаришига олиб келади. Натижада I_к1 + I_к2 = const бўлиб қолади.
Кучайтиргичга сигнал таъсир этишини 2 та хусусий ҳолга ажратиш мумкин:
1. иккала киришга сон жиҳатдан тенг ва бир хил фазали — синфаз сигналлар таъсири;
2. Иккала киришга сон жиҳатдан тенг, лекин қа- рама-қарши фазали — айирма ёки дифференциал сиг­наллар таъсири.
Биринчи ҳолда Т₁ ва Т₂ транзисторларнинг база кучланишлари бир хил миқдорга ўзгаради: ΔU_б1= ΔU_б2 =U_кирl—U_кир2. Коллектор токларинрнг ўзгаришлари ҳам ўзаро тенг бўлади. Шунинг учун коллектор кучланишлари ҳам бир хил ўзгаришга учрайди ва I ва II чиқишлар орасидаги натижавий кучланиш нолга тенг (сокинлик режимига ўхшаш). Демак, ДК идеал бўлса, ундан бир хил фазали — синфаз сигналлар ўтмайди.
Иккинчи ҳолда киришларга таъсир этувчи сигнал­лар қарама-қарши фазада бўлгани учун ΔI_к коллектор токининг ўзгаришлари миқдор жиҳатдан тенг бўлиб, ўзаро тескари фазада ўзгаради, яъни базасига мусбат кучланиш қўйилган транзистордаги ток камайса, ман­фий кучланиш қўйилгани—ортади. Шунга кўра кол­лектор кучланишларидан бири ортса, иккинчиси камаяди ва уларнинг миқдори ўзаро тенг бўлади. Шунинг учун чикиш кучланиши уларнинг айирмасига тенг бўлиб нолдан фарқ қилади: U_чиқ= U_чиқ1 — U_чиқ2. Демак, ДК қарама-қарши фазадаги кириш сигналларини кучайтирар экан. Бунда ҳар бир каскад мустақил кучайтиргич бўлиб хизмат қилади. Кириш сигнали кучайтиргич киришларидан фақат биттасига таъсир этган ҳолни кўрайлик. Мисол учун U_кир1>0, U_кир2=0 бўлсин. Бунда бошланғич пайтда I ток ΔI_к1 га кўпайиб, I_к1= const бўлади. Шунинг учун (I_к1 + +ΔI_к1)+I_к1 йиғинди ток ортади ва тескари боғланиш ишга тушади. Натижада Т₁ транзистордаги ток бўлса, Т₂ транзистордаги ток — бўлиб, биринчи чикиш кучланиши камаяди; иккинчи чиқишдаги кучланиш ортади. Натижавий чикиш кучланишининг ўзгариши олдинги ҳолдагидан икки марта кичик бўлади.
Кўпинча кириш сигнали ДКнинг ҳар икки киришига бир вақтда берилса ҳам, чиқиш сигнали чиқишларнинг фақат биттасидан олинади. Мисол учун чиқиш кучла­ниши иккинчи чиқишдан олинсин. Унда юқоридаги мулоҳазаларга асосан, биринчи киришга таъсир этадиган сигнал билан чиқиш кучланиши бир хил фазада, иккинчи киришга берилган сигнал билан эса, қарама-қарши фазада ўзгаришини аниқлаш мумкин. Шунга кўра биринчи кириш туғри (фаза ўзгартмайдиган — инверс эмас) кириш деб, иккинчиси эса, фаза ўзгартувчи (инверс) кириш деб аталади.
ДКнинг кучайтириш коэффициенти ҳар бир хусусийҳол учун алоҳида-алоҳида аниқланади. Масалан, диф­ференциал (анирма) сигналга нисбатан у
(5.59)
кўринишда аниқланса, ҳар бир чиқишга иисбатан
ва (5.59б)
бўлади. Синфаз сигналга нисбатан кучайтириш коэф­фициенти қуйидагича ифодаланади:
(5.60)
Реал кучайтиргич идеал симметрияга эга бўлмагани учун унинг натижавий чиқиш кучланиши:

ДКнинг сифати синфаз сигнални сўндириш коэффи­циенти деган катталик орқали характерланади. У диф­ференциал сигнални кучайтириш коэффициентини син­фаз сигнални кучайтириш коэффициентига нисбатига тенг:
(5.61)
Кучайтиргич фақат дифференциал сигнални қайд қилиши учун К_с<<К_р бўлиши керак. Шунга асосан ях- шн ДК ларда К_сс =10⁴—10⁶ тартибида бўлади.
5.41-расмда дифферен­циал кучайтиргичнинг амп- литудавий ва частотавий характеристикалари кўрсатилган.