Диференційні підсилювачі використовуються для підвищення різності напруги декількох вихідних сигналів. При ідеальній роботі пристрою імпульси визначаються тільки їх відмінними характеристиками. Одночасна зміна сигналів на всіх виходах називається синфазною. Різнісні або диференційні імпульси, що надходять, визначаються як корисні або нормальні.
У якісному підсилювачі показник ослаблення сигналу завжди високий. Він є співвідношенням вхідного імпульсу до вихідного. При цьому амплітуда корисного і синфазного сигналу повинна бути однаковою. Найчастіше КОСС вимірюється в децибелах. Вихідний імпульс змінюється залежно від рівня потужності, який може бути заданий діапазоном синфазного вхідного сигналу.
Для чого використовуються?
Диференційні підсилювачі застосовуються, коли є ймовірність втрати слабких сигналів через шуми. Така можливість виникає при передачі звукових коливань, радіочастот, напруги електрокардіограм, імпульсів по довгих проводах, інформації на магнітних накопичувачах і в ряді інших випадків. При несуттєвих перешкодах прилад відновлює вхідний імпульс на приймальному кінці. Для проектування підсилювачів постійного струму часто використовуються диференційні каскади. По своїй суті їх симетрична система компенсує температурний дрейф.
Поширений варіант
Схема диференційного підсилювача з однополюсним виходом робить завмер вихідної напруги на колекторі щодо потенціалу заземлення. Цей пристрій збільшує енергію на вході і трансформує її в несиметричний імпульс, з яким працюють звичайні прилади. Диференційний сигнал при необхідності знімається між колекторами. Коефіцієнт посилення в такій схемі легко прораховується.
"Довгохвоста пара"
Так можна назвати підсилювач, коли величина опору резистора назад пропорційна його довжині. Придушення синфазних сигналів у схемі визначається як "довгий хвіст", а максимальні опору міжеміттерних зв 'язків є підвищенням диференційних імпульсів.
Зсув за допомогою струму
У підсилюваннях можуть знижуватися синфазні імпульси, якщо замінити резистор на джерело живлення. При цьому поточне значення опору буде зростати, а ефект підвищення сигналів істотно послабиться. Уявімо собі диференційний підсилювач постійного струму, на вході якого діятимуть синфазні імпульси. Джерела енергії в емітерних ланцюгах будуть підтримувати напругу, розподіляючи її між колекторними ланцюгами рівномірно.
Потрібно пам 'ятати про необхідність передбачати ланцюги зміщення постійного струму. Якщо використовувати конденсатори для міжкаскадного зв 'язку на вході, то повинні бути активовані базові заземлені резистори. До таких диференційних підсилювачів відноситься одне застереження. На переході база-еміттер не більше 6 В біполярні транзистори можуть витримувати зворотне зміщення. Після цього може настати пробій.
Якщо подається більша вхідна диференційна напруга, то вхідний каскад буде руйнуватися. Руйнування схеми запобігається завдяки обмеженню струму пробою емітерним резистором, але якості транзисторів при цьому можуть знижуватися. Якщо зворотна прохідність буде виникати, зниження вхідного імпедансу буде істотним у будь-якому випадку.
Використання диференційних схем для підсилювачів
Робота диференційного підсилювача може бути адаптована під несиметричні вхідні сигнали. Для цього необхідно подати сигнал на один з його входів, а другий просто заземлити. Невикористовувані транзистори з пристрою виключити не вийде. Диференційна схема дає можливість компенсувати температурні зміни. Навіть якщо буде заземлений один із входів, термостатор може функціонувати. Вони можуть змінюватися відповідно коливанням температури напруги. При цьому балансування схеми порушуватися не буде.
Крім того, зникає необхідність обліку падіння струму, що подається. Якість роботи таких пристроїв може бути знижено тільки через неузгодженість напружень або їх температурних характеристик. Виробники поставляють на ринок транзисторні пари, а також інтегральні диференційні підсилювачі з досить високим узгодженням.
Застосування струмового дзеркала
Іноді потрібен диференційний підсилювач, принцип роботи якого заснований на істотному збільшенні коефіцієнта посилення. Ідеальним рішенням такого завдання буде застосування токового дзеркала для активного навантаження приладу. Диференційна пара з джерелом напруги в емітерному ланцюгу утворюється транзисторами. Для створення колективного навантаження застосовуються транзистори. Вони відіграють роль струмового дзеркала. Таким чином опір загального навантаження може бути збільшено.
Коефіцієнт посилення завдяки цьому досягає 5000 і навіть вище, якщо відсутнє вихідне навантаження. Такі прилади найчастіше застосовуються в схемах, в яких є петля зворотного зв 'язку, а також в компараторах. Завжди потрібно пам 'ятати, що навантаження для таких приладів повинно мати чималий імпеданс. В іншому випадку посилення значно послабиться.
Схеми розщеплення
На колекторі диференційних симетричних підсилювачів можуть виникати імпульси з однаковою амплітудою і протилежними фазами. З двох елементів знімаються вихідні сигнали. В результаті може бути отримана схема розщеплення фази. Природно, можна застосовувати пристрій з диференційними входами і виходами. Імпульси при цьому використовуються для управління одним каскадом підсилювачів. Для всієї схеми буде істотно збільшена величина КОСС.
Підсилювач компаратора
Диференційні підсилювачі включені до складу компараторів завдяки високим КОСС і стабільності. Схеми, що порівнюють імпульси, оцінюють, який із сигналів більший. Компаратори застосовуються в різних областях - для включення систем опалення або освітлення, для отримання трикутних і прямокутних сигналів, порівняння рівнів імпульсів з пороговими значеннями, а також у багатьох інших схемах. Принцип роботи заснований на тому, що один з транзисторів весь час працює в режимі відсічки.
Ув 'язнення
Диференційний операційний підсилювач - це прилад для підвищення постійного струму, що застосовується в різних операціях над аналоговими величинами. Пристрій задіюється в схемах, зворотні зв 'язки яких є негативними. Підсилювач, який працює з постійним струмом, відрізняється від приладу для змінної напруги можливістю підвищення повільно змінюваних імпульсів. Прилади використовуються для підвищення різності струму в декількох вихідних сигналах.