 |
 |
 |
 |
i-де /го, - обратный ток коллектора Qi, а Vbe, - напряжение база-эмиттер транзистора Qi, определяемое выражением J/gg = Fb, - Ve Аналогичное соотношение можно записать для транзистора Q:
h = /с. = ho. ехр (VbeJVt).
Если бы транзисторы и Q2 были полностью идентичны и работали при одинаковых коллекторных напряжениях, то ho, былоба
в, о-
-о а.
Рис. 4.1. Основная схема.
Рис. 4.2. Дифференциальны!! усилитель с нагрузочными резисторами
равно ho,- Однако даже если оба транзистора выполнены на одном кристалле, они не будут абсолютно одинаковы. Поэтому для удобства введем понятие напряжения смещения, Vos, определяемое соотношением
hojho, = ехр (VosIVt),
так что
Vo,VT\n(hoJho. (4 2)
Если бы два транзистора были абсолютно одинаковы, то Vqs - Данное определение напряжения смещения дает возможность переписать соотношение для h в виде
/2 = ho, ехр (VbeJVt) = ho, ехр [{Vbe, + Vos)IVt\. Поскольку /, + /2 = /q, имеем
/q = ho, {exp (VbeJVt) + exp [(Vbe, + Vos)IVt\), (-
так что
/го, =
exp (VeJVt) + exp [(Vse, + Vos)/Vt]
(4.4)
Лодстановка данного выражения для /го, в уравнение (4 1) для /i дает
ехр {VsEjVj) + ехр [{VE. +"os)/r 1 Разделив числитель и знаменатель на ехр {VbeJVt), получим
i+>P[{VBE.-VBE, + us)/Vir
(4.5) ?чим (4.6)
Для /а имеем
h = /го, ехр (VbeJVt) =
= /го, ехр (Vos/Vt) ехр (Ув£,/Ут) =
ехр (F,£ /Vr) + ехр [{У, + Vos)/Vt]
то есть
1 + ехр [(Vbe, - Vbe, - Vos)/Vt]
(4.7)
(4.8)
Поскольку Vbe, = Vb, - Ve. и Vbe, = ls, - Ve,, и учитывая, что Ve, ~ Ve,, можно записать Vbe, - Vbe, = Vb, - Ув,-
Введем понятие дифференциального входного напряжения, определяемого формулой Vi = Vb, - Vb,- Теперь можно выразить h и 4 через Vi в виде
/i =
1 + ехр U-Vi + Fos)/Vr]
{о
l+exp[-(V,-Vos)/VT]
(4.9)
(4.10)
На рис. 4.3 представлены графики 1 я в зависимости от Ве~" Отметим, что если i/, = Vos, то /i = /а = /q/2. J личина Vos для планарных транзисторов обычно порядка сба поэтому при Vt = Vqs дифференциальный усилитель
""ирован, т. е. ток источника тока распределяется между умя транзисторами дифференциальной пары поровну. Мое "Р- дифференциальное входное напряжение, необходи-Для тою, чтобы ток через транзистор Qi составлял 90 % от
общего тока источника, а ток через - остальные 10 % В этом случае == 0,9/ и = О, 1/q, поэтому можно записать
0,1/п-
1 +ехр [{Vi-Vos)IVt-] то есть
ехр [(1/, - Vos)lVi] = 9,
и, следовательно,
Vt - Vos = In 9 = 25 мВ.2,1972 « 55 мВ.
(4.11)
(4.12)
В противном случае, т. е. когда /, = 0,1/q и = 0,9 Iq, аналогично можно записать: У,- - Vos ~ -55 мВ. Общий диапазон напряжения AV, необходимый для перераспределения тока дифференциального усилителя от /j = 0,9/q и = О, 1/q до /j = = О,l/y и /, = 0,9/, называется переходным напряжением, ко-
-120 -100 -ВО -60 I -40 -20 О 20 40 60
-2V, »-60мВ V,-VqsMB- 2Vt=50mB
Рис. 4.3. Передаточная характеристика дифференциальною усили1еля.
торое в данном случае примерно равно 2 55 мВ = ПО мВ. Этт результат показывает, что для полного перераспределения токов в дифференциальном усилителе не требуется слишком большого напряжения. Из выражений для /j и h, а также из графиков передаточных характеристик дифференциального усилителя (рис. 4.3) видно, что, по мере того как напряжение I/, изменяется в ту или другую сторону относительно нулевого потенциала,все больший ток протекает через один транзистор и все меньший
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 [ 79 ] 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193