Rozdílové (diferenciální) zesilovače


RZ - úvod:

Rozdílový (diferenciální, diferenční) zesilovač je zesilovač, který má zesilovat rozdíl dvou vstupních signálů. Principiální zapojení je na následujícím obrázku (obr. A):

Signály, jejichž rozdíl chceme zesílit, přivádíme do bází tranzistorů T1 a T2. Výstupní rozdílový signál odebíráme pak mezi kolektory obou tranzistorů. Součtové signály jsou v ideálním případě zcela potlačeny.

Mají-li oba tranzistory stejná napěťová zesílení a budou-li oba vstupní signály stejné velikosti a fáze, bude výstupní napětí nulové.

Poměr výstupního napětí k rozdílu napětí vstupních je tzv. rozdílový (diferenční) zesílení Ad:


RZ - součtový výstupní signál:

Ve skutečnosti nelze, při sestavení rozdílového zesilovače s diskrétních součástek, dosáhnout stejných parametrů u obou tranzistorů, ani kolektorových rezistorů, a proto je na výstupu též součtové výstupní napětí UVÝSTs. Toto napětí je rovno rozdílu napětí na výstupu, přivedeme-li na oba vstupy rozdílového zesilovače stejný (soufázový) signál UVSTs. Pak přenos soufázového signálu As = ACM je roven:

Ideální rozdílový zesilovač zcela potlačuje součtový signál, v praxi tomu tak však není. Hlediska potlačení součtového signálu rozdílovým zesilovačem se posuzuje pomocí činitele potlačení soufázového signálu H (někdy značen CMR):

Čím je činitel potlačení H větší, tím je rozdílový zesilovač kvalitnější.


Vzhledem k stabilitě a potlačení součtového signálu rozdílového zesilovače by bylo možné dokázat, že společný emitorový odpor Re by měl být nekonečně velký (Re = ). Jediným vhodný řešením je náhrada emitorového odporu ideálním proudovým zdrojem, který má mít vnitřní odpor roven nekonečnu.

Ideální zdroj proudu se nahrazuje zapojením bipolárního tranzistoru se společnou bází, který přibližně kladené požadavky splňuje (viz otázka 24. Stabilizátory napětí a proudů - oddíl Stabilizátory proudu - část a)parametrické - obrázek A-a) a A-b)).

Tranzistor T3 (obr. B) je zapojen se společnou bází přes diody D1 a D2 (v integrované podobě nahrazeno strukturou zkratovaného tranzistoru), které mají malý vnitřní odpor, a které současně plní funkci teplotní stabilizace tranzistoru T3. Výstupní odpor tohoto zapojení, které převzalo funkci emitorového rezistoru Re, je cca do 1 M.

Nejlepších vlastností z hlediska konstrukce rozdílových zesilovačů je dosaženo u rozdílových zesilovačů v integrované podobě.


RZ - vlastnosti, užití:

Vlastnosti: rozdílových zesilovačů se používá v podstatě výhradně v integrované podobě (IRZ), kde se dosahuje velmi dobrých výsledků (např. H = CMR = cca 100 dB); v nf IRZ jsou kolektorové odpory zabudovány (cca 3,5k, nebo cca 8k a pak může být zároveň vf IRZ); u vf IRZ se kolektorové odpory vynechávají, neboť se předpokládá, že zátěž bude tvořena laděnými obvody LC.

Užití: v operačních zesilovačích; v měřicí, řídící a regulační technice


dlabos.wz.cz