Дифференциальный каскад допускает  подачу входных сигналов от  двух источников (на оба входа U_вх1, U_вх2) или от одного источника входного сигнала (рис.3.1, 3.2). в последнем случае входной сигнал подаётся на базу одного из транзисторов или между обеими базами. Входы U_вх1 и U_вх2 при схемах соединения по рис.3.3, 3.4 называются дифференциальными.

    Питание каскада производится от источников + Е_к1 и – Е_к2 с равными напряжениями. С помощью напряжения питания Е_к2 снижают потенциал эмиттеров транзисторов Т₁, Т₂ относительно общей точки схемы («земли»). Это позволяет подавать сигналы на входы усилителя без введения дополнительных компенсирующих напряжений, что требовалось, в частности, в схеме рис.3.1.

    Схема дифференциального каскада требует  применения близких по параметрам транзисторов Т₁, Т₂ и равенства сопротивлений R_к1, R_к2 (рис.3.2). Благодаря этому при входных сигналах, равных нулю, достигается баланс моста, напряжения на коллекторах обоих транзисторов равны и выходное напряжение, снимаемое с диагонали, U_вых = U_вых1 – U_вых2 = 0. Высокая стабильность схемы в отношении изменения напряжения питания, температуры и прочих факторов объясняется тем, что при одинаковом дрейфе по обоим усилительным каналам каскада напряжения на коллекторах изменяются на одну и ту же величину и дрейф на выходе каскада отсутствует. В реальных условиях за счёт существующего разброса параметров транзисторов или их неодинакового изменения во времени некоторый дрейф в каскаде всё же имеется. Однако он существенно меньше, чем в предыдущих схемах, поскольку величина дрейфа здесь определяется разностным дрейфом двух близки по параметрам усилительных каналов. Идентичность параметров транзисторов Т₁, Т₂ легко достигается при интегральном (микросхемном) исполнении, когда их изготовление осуществляется в едином технологическом процессе на общем кристалле полупроводника. 
 

                               а)                                                  б) 

    Схема дифференциального усилительного  каскада допускает подачу входных  сигналов одновременно на оба входа (рис.3.2). Дифференциальное входное напряжение при сигналах U_{вх 1}, U_вх2 неодинаковой полярности будет равно

    U_вх = U_вх1 + U_вх2                   (3.1),

    а дифференциальное входное напряжение:

    U_вых = K_Uд(U_вх1+U_вх2)                             (3.2)

    Представляет интерес также подключение входных напряжений одинаковой полярности, т.е. двух совпадающих по фазе (синфазных) сигналов. Дифференциальный каскад позволяет решать часто встречающуюся на практике задачу сравнения с высокой степенью точности значений напряжений входных сигналов или увеличения их разности. Это, в частности, объясняет название «дифференциальный каскад». При наличии двух синфазных входных сигналов дифференциальное выходное напряжение пропорционально разности U_вх1 – U_вх2:

    U_вых = K_Uд(U_вх1 – U_вх2)                                      (3.3)

    При подаче на входы двух сигналов одинаковой полярности необходимо учитывать возможность  появления на выходах U_вых1, U_вых2 так называемой выходной синфазной ошибки. Она обусловливается наличием на обоих входах одинакового постоянного напряжения (постоянной составляющей), равному наименьшему из напряжений U_вх1, U_вх2.

    Синфазную ошибку усиления оценивают коэффициентом синфазной передачи каскада К_синф = U_бал / Е_синф, который обычно много меньше единицы. Качество дифференциального каскада характеризуется отношением К_синф / К_Uд, показывающим способность каскада различать малый дифференциальный сигнал на фоне большого синфазного напряжения. Выражение 20lg(К_синф / К_Uд) характеризует коэффициент ослабления синфазного сигнала (КОСС) дифференциального каскада. В современных дифференциальных усилительных каскадах величина КОСС может составлять от – 60 до – 100 дБ.[1]

4.ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ  КАСКАД С ДИНАМИЧЕСКИМИ  НАГРУЗКАМИ

    При интегральном исполнении дифференциальных усилительных каскадов вместо резисторов R_к широко используют транзисторы, выполняющие функцию динамических нагрузок каскада. Подобные схемы позволяют обеспечить существенно большие значения коэффициента усиления R_Uд по сравнению с рассмотренной схемой, имеющей резистивные нагрузки, что важно при создании многокаскадных УПТ. Пример построения одной из схем таких каскадов показан на рис.4.1. 
 
 

    Транзисторы Т₃, Т₄ p-n-p-типа, выполняющие функцию динамических нагрузок каскада, близки по параметрам. При этом транзистор Т₃ используется в качестве диода. Ток I_к1 транзистора Т₁, протекающий также через транзистор Т₃, создаёт напряжение U_бэ3, определяющее входное напряжение U_бэ4. Поскольку транзисторы Е₃, Т₄ близки по параметрам, ток I_к4 будет близок к I_к1 (это свойство получило название токового зеркала). В этом, в частности, заключается главная особенность рассматриваемой схемы. Выходной дифференциальный сигнал снимается с коллектора транзистора Т₂.

    При e_г = 0 схема находится в режиме покоя (баланса). Токи I_к1 = I_к2 = I_к4 I_э/2. Ток I_к4 протекает через транзистор Т₂; I_н = 0, U_вых = 0.

    В многокаскадных УПТ R_н является входным сопротивлением последующего каскада, величина которого с помощью средств современной схемотехники может быть обеспечена порядка нескольких сотен килом.

    В настоящее время техника усиления электрических сигналов базируется на интегральной электронике. Как известно, реактивные элементы трудны в интегральной реализации. Учитывая это, подавляющее большинство усилителей различного назначения выполняют на основе УПТ с непосредственной связью. По такому принципу, в частности, создают усилители звуковых частот, усилители высокой частоты, широкополосные и линейные импульсные усилители, узкополосные (избирательные) усилители. На базе УПТ с непосредственной связью выполняют также генераторы синусоидальных колебаний и многие импульсные схемы.[2]

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

    В данной курсовой работе были кратко изложены основные понятия и характеристики усилителя постоянного тока. Рассмотренная тема даёт представление о работе усилителей. Из работы следует, что характерной особенностью УПТ является способность усиливать сигналы с нижней частотой, приближающейся к нулю (f_н 0). Верхняя граница частоты f_в в УПТ может составлять в зависимости от назначения 10³- 10⁸ Гц. Также, мы узнали, что причинами дрейфа являются нестабильность напряжений питания схемы, температурная и временная нестабильности параметров транзисторов и резисторов. Дифференциальный каскад позволяет решать часто встречающуюся на практике задачу сравнения с высокой степенью точности значений напряжений входных сигналов или увеличения их разности. Это, в частности, объясняет название «дифференциальный каскад». При интегральном исполнении дифференциальных усилительных каскадов вместо резисторов широко используют транзисторы, выполняющие функцию динамических нагрузок каскада.

    В настоящее время усилительная техника  базируется на линейных (аналоговых) интегральных микросхемах, что учитывается смысловой направленностью представленного материала.

    Однако  вследствие того, что объём данной курсовой работы не позволяет включить в себя объём всего материала, изученного при работе над данной темой, то большое количество не менее важных аспектов, по данному вопросу, окажутся не включёнными в излагаемый материал.

СПИСОК  ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

1. Забродин  Ю.С. Промышленная электроника. – М.: Высшая школа, 1982.-496с.
2. Виноградов Ю.В. Основы электронной и полупроводниковой техники. – М.: Энергия, 1972. –535с.
3. Цыкина А.В. Проектирование транзисторных усилителей. – М.: Высшая школа, 1965. –375с.
4. Полупроводниковые приборы и их применение, сб.статей под ред. Я.А.Федотова, - «Советское радио», 1956 –1969.