напряжений. На рис. приведена схема простого У. д. на транзисторах
входные напряжения). Под выходным напряжением понимают либо разность потенциалов между коллекторами (симметричный выход — СГВЫХ), либо величину отклонения потенциала коллектора от начального значения (несимметричный выход —
). Поскольку в схеме имеется отрицательная обратная связь по току через резистор
то, выбирая определенным образом параметры схемы, можно добиться того, что при
ивых и ивых будут незначительными (при полной симметрии схемы ивых
а при
выходное напряжение (в любом случае) будет большим и пропорциональным их разности. У. д. характеризуется коэфф. усиления разности входных напряжений
и коэфф. усиления среднего уровня их
При произвольных
и выполнении соотношений
где
— коэфф. усиления по току транзистора в схеме с общей базой и общим эмиттером соответственно;
базовые и эмиттерные сопротивления транзисторов
соответственно. Из (1), (2) видно, что для качественной работы У. д. необходимо так выбирать параметры схемы, чтобы величина
или
была достаточно мала.
При
сигналы) ивых и
определяются только вторыми членами (1) и (2), поэтому величину
называют коэфф. подавления синфазных сигналов. Из (3) следует, что для уменьшения q нужно увеличивать сопротивление
приводит к необходимости увеличения напряжения источника смещения
) и выбирать транзисторы с большим
, что к тому же дает увеличение
.
Схема дифференциального усилителя.
На практике вместо
используют транзисторную схему с обратной отрицательной связью по току (схему неизменного тока), которая обладает большим дифф. сопротивлением, а вместо одиночных транзисторов используют схему составного транзистора (при этом увеличивается входное сопротивление У. д.). Другими способами увеличения коэфф. подавления синфазных сигналов являются введение обратной связи синфазного типа, резистивной перекрестной обратной связи как положительной (показана на рис. пунктиром), так и отрицательной (в многокаскадных У. д.). При этом удается повысить входное сопротивление У. д. на постоянном токе до 1 Мом и выше.
Осн. достоинствами У. д. являются универсальность применения и его способность подавлять одинаковые по обоим входам сигналы (эффект подавления синфазных сигналов). У. д. в широком диапазоне частот (от нуля до сотен
) может выполнять операции сравнения, детектирования, модулирования, смешивания двух входных напряжений или входного напряжения и напряжения обратной связи, а также осуществлять генерирование сигналов и автомат, регулировку усиления. Применение У. д. дает возможность относительно свободна выбирать начальные уровни входных и выходных напряжений, получать выходной сигнал любого знака и, следовательно, парафазный сигнал. Все это обусловливает широкое использование У. д. в радиотехнике, автоматике, вычисл. и измерит. технике. Присущий У. д. эффект подавления синфазных сигналов объясняет применение их в качестве входных каскадов различных измерит, усилителей, усилителей постоянного тока (УПТ), используемых в усилителях
операционных, поскольку при этом появляется возможность уменьшить дрейф нулевого уровня, устранить различные помехи (напр., наводки). Применение У. д. в транзисторных УПТ позволяет компенсировать смещение нуля в форме тока и напряжения, увеличить входное сопротивление.
Существенным недостатком У. д. является необходимость подбора элементов схемы, причем в транзисторных У. д. этот подбор сложнее, чем в ламповых, из-за температурной зависимости некоторых величин (напр., напряжения база-эмиттер, начального тока коллектора). Практически это обстоятельство приводит к усложнению схем транзисторных У. д. вследствие введения термокомпенсирующих элементов (термосопротивлений, температуро-зависимых источников напряжений). С другой стороны, для У. д. характерна одна важная черта — совместимость с технологией изготовления монолитных интегральных схем (ИС). Свойство совместимости У. д. с технологией изготовления ИС и указанные выше достоинства их привели к тому, что в настоящее время каскады У. д. входят в состав почти всех линейных ИС.
Лит.: Эрглис К. Э., Степаненко И. П. Электронные усилители. М., 1964 [библиогр. с. 537— 539]; Корн Г., Корн Т. Электронные аналоговые и аналого-цифровые вычислительные машины. Пер. с англ., ч. 1. М., 1967 [библиогр. с. 453—456].
И. Е. Ефимов.