Сигааплфни кучаттириш

1.9.Дифференциал кучайтиргич

Дифференциал кучайтиргич (ДК) икки тебраниш кучланишининг айирмаси кучайтирувчи ЎТКдир. У кўприксимон тузилишга эга бўлиб, иккита кириш ва чиқиш клеммаларига эга. 1.60 -расмда кўрсатилган схемада кўприк R_к1= R_к2 резисторлар ва Т₁ва Т₂ транзисторлардан ташкил топган. Унинг бир диагоналига Е_к манба уланса, иккинчисига – R_H юклама резистори уланади. Агар схемадаги мос элементлар ўзаро тенг бўлса, система симметрик бўлиб, кўприк мувозанатда бўлади. Агар кириш сигнали таъсир этмаса.

1.60 – расм. Дифференциал кучайтиргич.

Е_к манба таъсирида R_k1 ва R_k2 резисторлардан бир хил ток ўтади. (I_k1= I_k2) ва Т₁ваТ₂ транзисторларининг коллектор кучланишлари ўзаро тенг бўлади: U_k1=U_k2. Шунинг учун юклама резистори I ва II чиқишлар оралиғига уланса, ундаги кучланиш нолга тенг бўлади (дрейф йўқ). Схеманинг бундай ҳолати сокинлик режими деб аталади.
Агар база токлари ҳисобга олинмаса R_Э резисторлан ўтадиган ток (I_k1= I_k2) га тенг бўлиб, ундаги потенциаллар тушуви R_Э (I_k1+ I_k2) 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_к1 ва I_к2 ток ўзгарса, R_Э резистордаги потенциал тушуви ҳам ўзгаради. Бу ўзгариш ҳар доим базага узатилганда база кучланиши бошланғич ўзгаришга тескари йўналишдаги ток ўзгаришига олиб келади. Натижада I_k1­+ I_к2 = const бўлиб қолади.
Кучайтигичга сигнал таъсир этишини иккита хусусий ҳолга ажратиш мумкин .
1) иккала киришга сон жиҳатидан тенг ва бир хил фазали - синфаз таъсири;
2) иккала киришга сон жиҳатидан тенг, лекин қарама қарши фазали – айирма ёки дифференциал сигналлар таъсири;
Биринчи ҳолда Т₁ ва Т₂ транзисторларнинг база кучланишлари бир хил миқдорга ўзгаради: U_б1 = U_б2 = U_кир1 - U_кир2 . Коллектор токларининг ўзгаришлари ҳам ўзаро тенг бўлади.
Шунинг учун коллектор кучланишлар 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 бўлганлиги учун I_к коллектор токининг ўзгарувчилари миқдор жиҳатидан 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 чиқиш кучланиши уларнинг айирмасига тенг бўлиб, нолдан фарқ қилади: U_чиқ = U_чиқ1- U_чиқ2. Демак, ДК қарама-қарши базадаги кириш сигналларини кучайтирар экан. Бунда хар бир каскад мустақил кучайтиргич бўлиб ҳизмат қилади. Кириш сигнали кучайтиргич киришларидан фақат биттасига таъсир этган ҳолни қарайлик. Мисол учун U­_кир1>0, U­_кир2=0 бўлсин. Бунда бошланғич пайтда I_к1 ток I_к1 га кўпайиб. I_к2 = const бўлади. Шунинг учун (I_к1+ I_к1)+ I_к2 йиғинди ток ортади ва тескари боғланиниш ишга тушади. Натижада Т₁ транзистордаги ток I_К2+ I_К/2 бўлса , Т₂ транзистордаги ток I_к2 - I_к/2 бўлиб, биринчи чиқиш кучланиши камаяди; иккинчи чиқишдаги кучланиш ортади. Натижавий чиқиш кучланишининг ўзгариши олдинги ҳолдагидан икки марта кичик бўлади.
Кўпинча кириш сигнали ДК нинг ҳар иккала киришига бир вақтда берилса ҳам, чиқиш сигнали чиқишнинг фақат биттасидан олинади . Мисол учун чиқиш кучланиши иккинчи чиқишдан олинсин. Унда юқоридаги мулоҳазаларга асосан, биринчи киришга таъсир этадиган сигнал билан чиқиш кучланишни бир хил фазада иккинчиси киришга берилган сигнал билан эса қарама – қарши фазада ўзгаришини аниқлаш мумкин. Шунга кўра биринчи кириш тўғри (фаза ўзгармайдиган инверс эмас) кириш деб, иккинчиси эса фаза ўзгартувчи (инверс ) кириш деб аталади.
ДК нинг кучайтириш коэффициенти хар бир хусусий ҳол учун алоҳида – алоҳида аниқланади. Масалан, дифференциал (айирма) сигналга нисбатан у


(1.70 а)
кўринишда аниқланса ҳар чиқишга нисбатан
ва (1.70 б)
бўлади. Синфаз сигналга нисбатан кучайтириш коэффиценти қуйидагича ифодаланилади:


(1.71)
Реал кучайтиргич идеал симметрияга эга бўлмагани учун унинг натижавий чиқиш кучланиши:


U_чиқ = U_чиқ1- U_чиқ2=К_р­(U_кир1- U_кир2) +
ДК нинг сифати синфаз сигнални сўндириш коэффициенти деган катталик орқали характерланади. У диффиренциал сигнални кучайтириш коэффициентини синфаз сигнални кучайтириш коэффициентига нисбатига тенг:


(17.2)



1.61 -расм. Диффенциал кучайтиргичнинг а) амплитудавий ва б) частотавий характеристикаси.

Кучайтиргич фақат дифференциал сигнални қайд килиш учун К_с<<К_р бўлиши керак. Шунга асосан яхши ДК ларда К_сс= 10_­­­­⁴÷10⁶ тартибида бўлади.

1.61 -расмда диффенциал кучайтиргичнинг амплитудавий ва частотавий харатеристикалари кўрсатилган. Ундан синфаз сигнал юқори частотасининг чегаравий қиймати дифференциал сигналникига қараганда кичик бўлиши кўринади. У синфаз сигнал учун _вс=С₀R_экв­ нинг дифферециал сигналга нисбатан етарлича катта бўлиши ( _вс­> _вр) билан тушунтирилади. Шундай қилиб ДК нинг сифатли ишлаши учун унинг елкалари симметриклигини таъминлаш керак. Бунинг учун интеграл микросхемалар қўлланилади. 1.61 -расмда бунга мисол кўрсатилган. Унда Т­₁ ва Т₂ транзисторлар ДК нинг негизини ташкил қилади. Т₃ транзисторда йиғилган занжир юқорида қурилган схемалардаги R_э резистор вазифасини бажаради. Т_4­ транзистор диод уланишига эга бўлиб, Т₃ транзисторнинг термостабиллаш занжир вазифасини бажаради.

1.61 -расм. а) К118УД1 микросхема ва б) ўрта тузилган

дифференциал кучайтиргич.

Масала: Дифференциал кучайтиргични (1.62-расм) чиқиш кучланишлар ўзгаришини аниқланг, агар киришига U_{кир 1}=1 мВ ва U_{кир 2}=-2 мВ берилган, кучайтириш коэффициентлари K_u1=K_u2=20 ва режим чизиқли бўлса, дифференциал кучайтириш коэффициентини топинг.

1.62 –расм.
Ечиш. Кучайтиргични алохида чиқишлардаги кучланишлар ўзгариши тенг:

Юклама симметрик уланганда:

Дифференциал кучайтириш коэффициенти:

Масала: 1.63 а) -расмда берилган, О-500^оС тепература диапазонидаги электр кўприкли термометрни дифференциал кучайтиргичини чиқиш кучланишидаги U_чиқ(t^oC) боғлиқликни топинг, агар R_т=(100+0.3t^oC) Ом (платинали терморезистор), R₁=100 Ом, R₂=R₃=500 Ом, К_и=5, R_кир=6кОм, Е=6В га тенг бўлса, тепературани қайси диапазонида кучайтиргични узатувчи характеристика чизиқлиги сақланади, агарда U_чиқ=6В га бўлса?

1.63 –расм.

Ечиш. Кучайтиргични кириш қаршилиги кўприкли занжирни чизиқли қаршилигидан анча катта:

Таминловчи манбани қаршилиги О га тенг деб қабул қиламиз. Демак, бекор ишлаш режимида кўприкли занжир киришидаги кучланишини топамиз:

Бу боғлиқлик МК-54 ёки МК-56 микрокалькулатор ёрдамида қуйидаги дастур бўйича ҳисоблаш мумкин:

Температура қиймати регистр Х га киритилади. Ҳисоблашлар натижалари 1.9.1 -жадвалда ва 1.63 б) -расимда келтирилган.

t, ^0C	50	100	150	200	250	300
Uвых, В	1,67	3,1	4,4	5,5	6,0	6,0

Кучланиш U_чиқ≤ U^̀_чиқ, шунинг учун t^o≥220^oC бўлганда U_чиқ=6.0В.

t^o≥220^oC да кучайтиргич ночизиқли режимга ўтади.