Következõ : Közös bázisú erõsítõ | Tartalomjegyzék | Elõzõ : Emitterkövetõ, közös kollektorú erõsítõ

Differenciálerõsítõ, hosszú-farkú pár.

Az 1.5.1.a. ábrán olyan elrendezést látunk, melynek két bemenete és két kimenete van. A két tranzisztor az emittereken keresztül kapcsolódik egymással, így kiérdemli az emittercsatolt erõsítõ elnevezést is. Az áramgenerátor I₀ áramán a két tranzisztor munkapontjaiknak megfelelõen "testvériesen" osztozik meg. Az áramkör mind felépítésében, mind mûködésében alapvetõen szimmetrikus. Ez segít az erõsítõ jellemzõinek meghatározásában. Ha a két bázis feszültsége megegyezik, nyilván azonos lesz a két kollektoráram is. Ha az egyik bázis feszültsége magasabb, mint a másiké, akkor ezen a tranzisztoron több áram fog keresztülfolyni. Az 1.5.1.b. ábra X-alakú árammegoszlási karakterisztikája azt a tényt rögzíti, hogy az állandó értékû I₀ áram a két tranzisztor között csak olymódon oszolhat meg, hogy az az áram, amelyik az egyik kollektorból hiányzik, megjelenik a másik kollektorban. Az árameloszlást - legalább is elvben - csak a bemeneti feszültségek különbsége szabja meg. Innen a differenciálerõsítõ elnevezés, ami természetesen pontatlan kifejezés, mert legfeljebb differencia-erõsítõrõl beszélhetnénk. Ha a bemeneti feszültségek egyidejûleg azonos irányba mozdulnak el, tehát azonos mértékben együtt növekszenek vagy együtt csökkennek, akkor a kimeneteken ennek semmi jelét sem észleljük, mert az árammegoszlás nem változik:

$\begin{displaymath}u_{k1} = 0 , \qquad \qquad \qquad u_{k2} = 0.\end{displaymath}$

(Persze a közös emitterfeszültség módosul!) Ha azonban az 1. bemeneten $\Delta u/2$ nagyságú növekedést, a 2. bemeneten pedig ugyanakkora feszültségcsökkenést hozunk létre, a közös emitterpont feszültsége változatlan marad, az árammegoszlás azonban változik, mégpedig a $\Delta u/2$ feszültségváltozásnak megfelelõen növekszik illetve csökken a két kollektor árama. Ezzel tulajdonképpen eljutottunk az erõsítés értékéhez: ha csak az egyik bemenetet változtatjuk $\Delta u$ értékkel, az emitterfeszültség $\Delta u/2$ értékkel módosul, vagyis mindkét tranzisztor $\Delta u/2$ nagyságú - természetesen ellenkezõ elõjelû - vezérlõjelet kap. A kapcsolás feszültségerõsítése a közös emitteres kapcsolás fele lesz:

$\begin{displaymath}u_{k1} = -{R_{C1}\over h_{11}} h_{21} {\Delta u\over 2} \qqua... ...d \qquad u_{k2} = {R_{C2}\over h_{11}} h_{21}{\Delta u\over 2}\end{displaymath}$

1.5.1. ábra

Differenciálerõsítõknél kétfajta feszültségerõsítésrõl beszélhetünk. Ha a bemenetek azonos irányban mozognak, akkor az ún. közösmódusú erõsítést kell figyelembe vennünk (ez ismereteink jelen stádiumában zérus), ha pedig ellenkezõ irányúak, akkor az ún. differenciálmódusú erõsítés a mértékadó. A fenti gondolatmenet eredményeként azt is beláthatjuk, hogy az egyes tranzisztorok h₁₁ ellenállására $\Delta u$ bemeneti feszültségkülönbség mellett csak $\Delta u/2$ feszültség jut, így ezek árama ennek arányában csökken, vagyis a bemeneti ellenállás értéke 2h₁₁ értékure adódik. Ezzel az erõsítõ legfontosabb jellemzõit meghatároztuk. Záró gondolatként megjegyezzük, hogy a kimeneti ellenállások triviális módon a kollektorellenállások értékeivel egyeznek meg. A differenciálerõsítõ áramkörök igen fontosak, mert a nagyon sokoldalúan használatos ún. mûveleti erõsítõk ezeken alapulnak. Az áramkör kimenetein ellentétes fázisú jelek jelennek meg, tehát az áramkör fázishasító kapcsolásként is használható. Nem elhanyagolható elõny az sem, hogy a differenciálerõsítõ értékes fegyver a Miller effektus elleni küzdelemben.

1.5.2 ábra

Az áramkör gyakorlati megvalósításánál az áramgenerátort egy tranzisztor kollektora jelenti (1.5.2.a. ábra). Annak érdekében, hogy az áramgenerátor árama lehetõleg ne függjön a hõmérséklettõl, a "kutyaharapást a szõrével" elvet alkalmazzák. Az áramgenerátor tranzisztorának bázis-emitter diódája természetszerûleg hõfokfüggõ. Ezt a hõfokfüggést egy másik hõfokfüggõ elem beiktatásával kompenzálják: a bázisfeszültséget is dióda (illetve diódák) szabályozza. Az 1.5.2.b. ábrán láthatjuk az áramgenerátor kialakításának egy gyakori változatát, az ún. áramtükröt. Az. 1.5.3. ábra a differenciálerõsítõ egy nagyon fontos és érdekes alkalmazási lehetõségére utal. Ha az áramgenerátor tranzisztorát vezéreljük, akkor a generált áram nagysága változik. Ha a bemenetek valamelyikét változtatjuk, akkor változik a két tranzisztor közötti árammegoszlás. Ennek eredményeként a kimenõ feszültség a két vezérlõfeszültség szorzatával lesz arányos, tehát egy valódi szorzó áramkörhöz jutottunk. Az 1.5.4. ábra olyan differenciálerõsítõt mutat, ahol az áramgenerátor helyett csak egy ellenállás szerepel. Ez esetben nyilván zérustól eltérõ közösmódusú erõsítést kapunk. Alapegyenleteink:

$\begin{displaymath}u_{b1} = i_{b1}(h_{11}+R^\prime) + i_{b2} R^\prime \qquad u_... ...me + i_{b2}(h_{11}+ R^\prime) \qquad R^\prime = (h_{21}+1)R_E\end{displaymath}$

$\begin{displaymath}-u_{ki} = \underbrace{{h_{21}R_{C1}\over 2h_{11}} }_{diff.~m... ...{k\ddot{o}z\ddot{o}s~ m\acute{o} dus} {u_{b1} + u_{b2}\over 2}\end{displaymath}$

1.5.3/4. ábra

1.5.5. ábra

A differenciálerõsítõk jellemzõjeként meg szokták adni az ún. közösmódus elnyomási tényezõt (Common Mode Rejection Ratio, CMRR), ami a közös- és a differenciálmódusú erõsítés hányadosa. Azt is meg kell említenünk, hogy ha csak a differenciálerõsítõ egyik bemenetére adunk jelet, a másikat földpotenciálon tartjuk, akkor az áramkört úgy is tekinthetjük, mintha egy közös bázisú fokozatot egy emitterkövetõvel hajtanánk meg. (1.5.5. ábra.)

Következõ : Közös bázisú erõsítõ | Tartalomjegyzék | Elõzõ : Emitterkövetõ, közös kollektorú erõsítõ

1999-09-23