Dr. Pap László jegyzete - BME Hálózati Rendszerek és ...

9.3. A DIFFERENCIÁLERŐSÍTŐ VIZSGÁLATA 171
+U t
R C1
I C1
R C2
I C2
u 1 T 1 T 2 u 2
u BE1
u BE2
I 0
-U t
9.16. ábra. A valóságos differenciálerősítő munkapontbeállítása.
ami jól mutatja, hogy az első fokozat közösmúdusú elnyomása a teljes fokozat eredő közösmúdusú
elnyomási tényezőjét alapvetően meghatározza, és ha az áramgenerátor R A ellenállása végtelenhez
tart, akkor a teljes fokozat eredő közös módusú elnyomása is minden határon túl nő. Jó közös módusú
elnyomás akkor biztosítható, ha az első szimmetrikus fokozat közös módusú elnyomási tényezője nagy.
A differenciálerősítő munkapontbeállítása
Az ideális differenciálerősítő munkapontbeállítása rendkívül egyszerű, hiszen tudjuk, hogy ideális
esetben, ha a két tranzisztor minden paramétere és a hőmérséklete is azonos, akkor azonos bemeneti
u 1 = u 2 = 0 feszültségeknél a tranzisztorok emitterében pontosanI 0 /2,bázisában pedigI 0 /2(1+B)
nagyságú áram folyik. A valóságos differenciálerősítők esetében ez nincs így, mivel sem a tranzisztorok
paraméterei, sem pedig a tranzisztorok hőmérséklete nem azonos. A differenciálerősítő munkapontbeállítása
során ezeknek az aszimmetriáknak a hatásával és modellezésével foglalkozunk.
A differenciálerősítő offset feszültsége, és annak hőmérsékletfüggése (driftje). Vizsgáljuk meg a
9.16. ábrán megadott nulla belső ellenállású feszültséggenerátorokkal vezérelt valóságos differenciálerősítő
munkapontbeállítását.
A valóságos differenciálerősítő kimeneti áramai u 1 = u 2 = 0 feszültség esetén nem lesznek azonosak,
mivel a tranzisztorok paraméterei és hőmérséklete eltér egymástól. Ahhoz, hogy a két kimeneti
áram azonos legyen, a bemenetet egy adott egyenfeszültséggel kell vezérelni. Ezt a feszültséget a
differenciálerősítő (U off ) offset feszültségének nevezzük. Határozzuk meg tehát azt a bemeneti vezérlőfeszültséget,
ami a két tranzisztor kollektoráramát azonos értékűre állítja.
A tranzisztorok fizikai működéséből tudjuk, hogy az emitteráramokat az
)
i E1 = K 1 exp(
uBE1 −U ts
U T1
, K 1 ∼ F 1 T1
3 )
i E2 = K 2 exp(
uBE2
(9.95)
−U ts
U T2
, K 2 ∼ F 2 T2
3
egyenletekből számolhatjuk, ahol K 1 és K 2 a tranzisztorokra jellemző konstans, F 1 és F 2 a tranzisztorok
felülete, T 1 és T 2 a tranzisztorok hőmérséklete, U T1 és U T2 a tranzisztorok hőmérsékletéhez
tartozó termikus potenciál, u BE1 és u BE2 a tranzisztorok bázis-emitter feszültsége és U ts a félvezető
(szilícium) tiltott sávjának a szélessége.
A differenciálerősítőben lévő tranzisztorok emitteráramainak az összege azonos az áramgenerátor
I 0 áramával: