17,18.Мостовые схемы. Дифференциальные усилители.

Д1,Д2 – доп.термокомпенсация

R5,R6,Д1,Д2 – задаёт фиксированное напряжение

Транзисторы одинаковые,параметры близкие. Для увеличения симметрии моста использовались пары транзисторов выращенные на одном кристалле.Rсв – рез.связки – выравнивается Iэ и уменьшается паразитный сигнал.

R’э, R’’э – не исчезли, а вошли в транзистор

Общее свойство схем – симметрия. Резисторов стало меньше благодаря технологическому прогрессу. Такие усилители работают качественно но есть лучше – диф. усилители.

Особенности диф усилителя:

-наличие 2-х входов

-два источника питания

-отсуствие цепи смещения

Дифференциальным, т.е. разностным, называется усилительный каскад, усиливающий разность двух напряжений. Дифференциальный каскад представляет собой симметричный усилитель параллельного баланса, принципиальная схема которого представлена на рис. 11.1.

Дифференциальный каскад выполняется по принципу сбалансированного моста, два плеча которого образованы резисторами Rк1и Rк2, а два других транзисторами VT1 и VT2 . Выходное напряжение снимается между коллекторами транзисторов (с диагонали моста) или с коллекторов. Для питания ДУ обычно используются два источника питания, напряжение которых равны по модулю. Часто такие источники питания называют источники с расщепленным питанием. Использование источника питания Uип2снижает потенциал эмиттеров транзисторов VT1 и VT2до потенциала земли. Это позволяет подавать сигналы на входы усилителя относительно земли без введения дополнительных компенсирующих напряжений.

Если схема полностью симметрична, то изменение напряжения питания, синфазно для обоих транзисторов, не нарушает баланса моста и выходное напряжение остается без изменения. Изменение температуры воздействует на токи транзисторов также одинаково (синфазно).

В идеальной симметричной схеме ДУ дрейф нуля должен отсутствовать. В реальной схеме ДУ дрейф нуля в 10…100 раз меньше чем в схеме с общим эмиттером. Если на обоих входах ДУ действуют равные по амплитуде, форме и фазе сигналы, то такие сигналы называют синфазными. Если на входы ДУ подаются равные амплитуды и форму, но противоположные по фазе, сигналы, имеющие то такие сигналы называют дифференциальными.

18. Дифференциальные усилители

Дифференциальный усилитель — электронный усилитель с двумя входами, выходной сигнал которого равен разности входных напряжений, умноженной на константу. Применяется в случаях, когда необходимо выделить небольшую разность напряжений на фоне значительной синфазной составляющей.

Выходной сигнал дифференциального усилителя может быть как однофазным, так и дифференциальным. Это определяется схемотехникой выходного каскада.

Инструментальный дифференциальный усилитель

Зачастую, для предварительного усиления слабого дифференциального сигнала в высокоточных системах от усилителя требуются высокие параметры точности коэффициента усиления, а также большое входное сопротивление. Точность коэффициента усиления обычно обеспечивают применением глубокой отрицательной обратной связи, охватывая ею операционный усилитель. Однако дифференциальный усилитель на базе одного операционного усилителя не обеспечивает высокого входного сопротивления порядка нескольких мегаом, поэтому зачастую применяют сборку, аналогичную изображённой на схеме. Здесь входное дифференциальное напряжение (V2-V1) подаётся на неинвертирующий вход операционного усилителя, который не используется для создания обратной связи, а собственное входное сопротивление прецизионных операционных усилителей составляет значения порядка нескольких сотен мегаом. Инструментальные дифференциальные усилители применяются для точного съёма напряжений с плеч электронного моста и других датчиков с малым выходным импедансом. Промышленностью выпускаются микросхемы, подобные приведённой схеме, с дополнительными возможностями по настройке коэффициента усиления, фильтрации шумов и частотной коррекции.

Применение

Дифференциальный усилитель необходим в случаях, когда информацию несёт не абсолютное значение напряжения в некоторой точке (относительно уровня заземления), а разность напряжений между двумя точками. Характерным примером является резистивный датчик тока, включенный последовательно с исследуемой цепью.

Следует использовать дифференциальные усилители всегда, когда возможно наличие синфазных помех в сигнале. Например, при измерении электрических потенциалов, снимаемых с определённых точек живого организма: при снятии электрокардиограммы, электроэнцефалографии и подобных методах исследования. Обычно необходимо также использовать специальные пинии передачи сигналов, например, экранированную двухпроводную линию для передачи сигнала с микрофона (применяется, например, в пиниях с разъёмом XLR).

Схема инструментального дифференциального усилителя на базе ОУ

Схема дифференциального усилителя на базе электронного моста с n-p-n биполярными транзисторами

Схема дифференциального усилителя на базе одного ОУ