Wzmacniacz różnicowy BJT-Czy szukasz najlepszej opcji do różnicowania i wzmacniania dwóch sygnałów wejściowych w układzie scalonym? Jeśli Twoja odpowiedź brzmi tak, to potrzebujesz wzmacniacza różnicowego BJT.
Bez wątpienia inne urządzenia, takie jak Op-Amp, mogą działać.
Ale ten konkretny wzmacniacz wyróżnia się. Używa on identycznych tranzystorów, szyn zasilających i rezystora kolektora. Dlaczego?
Porównamy oba wzmacniacze różnicowe w dalszej części artykułu.
Tak więc, w tym artykule będziemy mówić kompleksowo o wzmacniaczu różnicowym BJT, znanym również jako bipolarny tranzystor połączeniowy.
Co ciekawe, zobaczysz jego definicję, proces pracy tranzystora różnicowego BJT, jego różnicowy sygnał wejściowy i wiele innych.
Więc, trzymaj się tam!
Co to jest wzmacniacz różnicowy?
Schemat obwodu wzmacniacza różnicowego
Źródło: Wikimedia Commons
Urządzenie to jest elektronicznym wzmacniaczem zwanym op-ampem odejmującym lub wzmacniaczem różnicy. Działa on poprzez odcięcie wszelkich napięć, które mają wspólne dwa zaciski wejściowe. Następnie wzmacnia różnicę pomiędzy dwoma napięciami wejściowymi.
Układy analogowe mają zwykle jedno wyjście Vout i dwa (Vin+ i Vin-) tryby wejściowe. Co ciekawe, oba są odpowiednio wejściami odwracającymi i nieodwracającymi. Również wyjście jest proporcjonalne do różnicy pomiędzy dwoma wejściowymi napięciami przesunięcia.
Tak więc, niezależnie od napięcia wejściowego sygnału, można go przedstawić tak: Vout = A(Vin+ - Vin-)
Gdzie:
A - wzmocnienie wzmacniacza różnicowego
Tak więc, powyższe równanie oznacza, że jeśli oba wejścia mają różne wartości pojedynczego wejścia, napięcie wyjściowe wzrasta lub wzmacnia się. Natomiast gdy oba napięcia mają taką samą wartość, to na wyjściu będzie zero - powodując tłumienie.
Działanie wzmacniacza różnicowego
Jeśli wysterujemy stopień wzmacniacza różnicowego na jednym z wejść, to na wyjściu pojawiają się dwa kolektory. Ponadto, jeśli sygnał wejściowy przyłoży się do tranzystora, to w układzie wystąpi zwiększony spadek napięcia na rezystancji kolektora.
Stąd na kolektorze tranzystora (T1) wartość będzie mniej korzystna. Ale jeśli T1 zgaśnie, to I/P1 będzie ujemne. I nastąpi zmniejszenie spadku napięcia bazy przez RCL1.
Czyli kolektor T1 będzie miał bardziej dodatnią wartość. Na tej podstawie możemy powiedzieć, że podanie sygnału na I/P1 ujawnia wstawione wyjście na kolektorze T1.
Dalej, kiedy dodatnie I/P1 inicjuje T1, prąd płynie przez rezystor emitera (REM). A prąd ten ciągle rośnie, ponieważ prąd kolektora (IEIC) i prąd emitera są prawie równe.
W związku z tym nastąpi wzrost spadku napięcia na REM, a oba emitery tranzystorów będą poruszać się w kierunku dodatnim. W efekcie emiter T2 będzie dodatni przy ujemnej bazie.
Zatem T2 będzie przewodził mały prąd, powodując zmniejszenie spadku napięcia na RCL2. A kolektor T2 będzie poruszał się w kierunku dodatnim dla dodatniego sygnału wejściowego. Można więc powiedzieć, że nieodwracające końcówki wyjściowe pokazują się na kolektorze T2 dla wejścia na bazie T1.
Stąd można wysterować wzmocnienie różnicowo. Wystarczy, że uzyskasz wyjście pomiędzy kolektorem T2 i T1.
Wzmacniacz różnicowy BJT-Równania
Jeśli napięcia T1 i T2 są takie same, to napięcia są równe, .czyli V1 = V2. Również oznacza to, że prąd emitera jest równy: IEM1 = IEM2.
Zatem całkowity prąd emitera wynosi: IE = IEM1 + IEM2
VEM = VB - VB EM
IEM = (VB - VB EM)/REM
Ale koniecznie trzeba zauważyć, że prąd emitera pozostanie stały niezależnie od wartości hFE tranzystora.
Ponadto VCL1 = VCL2 = VCC - ICL RCL (jeśli kolektor oporowy to RCL1 = RCL2 = RCL).
Wzmacniacz diff jest dość pomocny w układach oprzyrządowania. A to dlatego, że jest to obwód wzmacniacza w pętli zamkniętej, który zwiększa między dwoma sygnałami. Ponadto, wzmacniacz różnicowy ma wysoką impedancję wejściową i wysoki CMRR (common-mode rejection ratio).
Układ wzmacniacza różnicowego
Mamy dwa rodzaje obwodów wzmacniacza różnicowego:
Urządzenie to możesz zbudować używając tranzystorów BJT (Bipolar Junction Transistors), tranzystorów lub FET (field-effect transistors).
Wzmacniacz różnicowy Op-amp - możesz zbudować ten wzmacniacz przy użyciu wzmacniaczy operacyjnych.
Wzmacniacz różnicowy BJT-Wzmacniacz różnicowy BJT
Schemat układu wzmacniacza różnicowego BJT składa się z :
Schemat wzmacniacza różnicowego BJT
Dwa tranzystory BJT (F1 i F2)
Zasilacze o przeciwnej polaryzacji (-VEE i VCC)
W zasilaczach zastosowano trzy rezystory na pinach wejściowych - gdzie jeden rezystor to RE (rezystor emiterowy, który jest wspólny dla obu rezystorów), a dwa pozostałe (RC1 i RC2), po jednym dla każdego tranzystora.
Następnie układ podaje sygnały wejściowe (V1 i V2) na bazy tranzystorów, a sygnały wyjściowe zbiera przez ich kolektory (Vo1 i Vo2). Tak więc, jeśli V1 na F1 jest sinusoidalne, to V1 będzie nadal rosło. W konsekwencji tranzystor zacznie przewodzić, co powoduje, że IC1 (duży prąd kolektora) zwiększa spadek napięcia na RC1 i zmniejsza Vo1.
Wzmacniacz różnicowy BJT-W rezultacie wzrasta prąd wspólnego emitera (IE), ponieważ wzrasta IE1, co zwiększa spadek napięcia na RE. W związku z tym emitery tranzystorów przesuną się dodatnio, a baza F2 stanie się bardziej ujemna.
Spowoduje to zmniejszenie prądu kolektora (IC2).
Również zmniejsza spadek napięcia na RC2 i hamuje wzrost Vo2.
Dalej, oznacza to sinusoidalne zmiany sygnału na F1 (tranzystor wejściowy) odbijają się przez F2 (zacisk kolektora).
Również zmiany sygnału pojawiają się na zacisku kolektora F1. I to przychodzi z różnicą fazy 1800.
To powiedziawszy, możesz wysterować swój wzmacniacz różnicowy, rozważając wyjście w obrębie zacisków kolektora F1 i F2.
Wzmacniacz różnicowy z op-amperem
Schemat układu wzmacniacza różnicowego Op-Amp
Źródło: Wikimedia Commons
Wzmacniacz ten działa jak wzmacniacz odejmujący, więc napięcie wyjściowe wynosi:
Vo = Ad (V1 - V2)
Jak wspomnieliśmy wcześniej, jeśli napięcia przyłożone na zaciskach są równe, to wyjście op-ampa będzie równe zero. Ale w rzeczywistości jest prawie niemożliwe, aby przy stałym prądzie mieć podobne wzmocnienie dla obu wejść. Stąd wyrażenie na wzmacniacz różnicowy z op-ampem wynosi:
Vo = Ad(V1 - V2) + AC (V1 + V2 /2)
Gdzie:
AC - wzmocnienie dla trybu wspólnego (common-mode)
Tak więc, jeśli twój wzmacniacz różnicowy jest funkcjonalnie zdrowy, powinien mieć wysoką impedancję i współczynnik odrzucania sygnału wspólnego (CMRR). Ale ważne jest, aby zauważyć, że możesz odpowiednio skonfigurować op-amp, aby mieć bardziej praktyczny wzmacniacz różnicowy. Ponadto, jeśli przyjrzysz się bliżej układowi, zauważysz, że łączy on wzmacniacze odwracające i nieodwracające.
W konsekwencji, twoje wyjściowe napięcie różnicowe będzie równe sumie napięć wyjściowych, które wytwarza obwód op-ampa, działając jak wzmacniacz nieodwracający i wzmacniacz odwracający.
Wzmacniacz różnicowy BJT-Równanie
Dodatkowo należy zauważyć, że możesz zmodyfikować ten obwód, aby uzyskać różne konstrukcje, takie jak wzmacniacz instrumentalny, wzmacniacz różnicowy mostka Wheatstone'a itp.
Można używać tych urządzeń jako serwosterowników, automatycznych kontrolerów wzmocnień, mnożników symulacji, modulatorów itp
Wykres mnożnika symulacji
Kategoria: Źródła Kategoria: Dzielenie się wiki
Ponadto można uwzględnić różne aplikacje, takie jak aplikacje, systemy instrumentów i translatory analogowo-modułowe
Linia podstawowa
W końcu zobaczyliśmy skuteczność wzmacniacza różnicowego BJT w układzie scalonym To urządzenie jest idealne do powiększania małych sygnałów między dwoma wejściami Ponadto skutecznie blokuje dwa wejściowe połączenia współmodułowe
Interesujące jest to, że BJT i wzmacniacze różnicowe mogą osiągnąć ten sam rezultat ale działają z tranzystorami i odpornością
Dzięki schematycznemu projektowi tranzystorów dwubiegunowych przedstawionych tutaj można łatwo zaprojektować swój obwód
Więc powiedz, czy możemy odpowiedzieć na wszystkie pytania które pozwalają nam zrozumieć Jeśli jednak masz problemy z zrozumieniem BJT, skontaktuj się z nami w każdej chwili