3.5. Обозначение транзистора
Как и любой полупроводниковый прибор, транзистор имеет маркировку, представляющую собой комбинацию букв и цифр. Первым элементом обозначения транзистора являются буквы, указывающие исходный материал, из которого выполнен транзистор: Г – германий, К – кремний и А – арсенид галлия. Второй элемент обозначения указывает тип прибора: Т – биполярный транзистор, П – полевой транзистор.
Третьему элементу обозначения соответствует номер разработки транзистора, а последняя буква обозначения указывает группу транзистора, т. е. отличительные особенности транзистора данной разработки.
Пример маркировки транзистора КТ315 Г: кремниевый транзистор, 315-й разработки, группы Г. Проводимость транзистора (p–n–p или n–p–n), а также другие его параметры не указываются в маркировке. Вся необходимая информация о параметрах транзистора приводится в справочных данных.
2. Дифференциальные усилители используют в тех случаях, когда слабые сигналы можно потерять на фоне шумов. Примерами таких сигналов являются цифровые сигналы, передаваемые по длинным кабелям (кабель обычно состоит из двух скрученных проводов), звуковые сигналы (в радиотехнике понятие «балансный» импедане обычно связывают с дифференциальным импедансом 600 Ом), радиочастотные сигналы (двухжильный кабель является дифференциальным), напряжения электрокардиограмм, сигналы считывания информации из магнитной памяти и многие другие. Дифференциальный усилитель на приемном конце восстанавливает первоначальный сигнал, если синфазные помехи не очень велики. Дифференциальные каскады широко используют при построении операционных усилителей, которые мы рассматриваем ниже. Они играют важную роль при разработке усилителей постоянного тока (которые усиливают частоты вплоть до постоянного тока, т.е. не используют для межкаскадной связи конденсаторы): их симметричная схема по сути своей приспособлена для компенсации температурного дрейфа.
На рис. 2.67 показана основная схема дифференциального усилителя. Выходное напряжение измеряется на одном из коллекторов относительно потенциала земли; такой усилитель называют схемой с однополюсным выходом или разностным усилителем и он распространен наиболее широко. Этот усилитель можно рассматривать как устройство, которое усиливает дифференциальный сигнал и преобразует его в несимметричный сигнал, с которым могут работать обычные схемы (повторители напряжения, источники тока и т. п.). Если же нужен дифференциальный сигнал, то его снимают между коллекторами.
Рис. 2.67. Классический транзисторный дифференциальный усилитель.
Чему равен коэффициент усиления этой схемы? Его нетрудно подсчитать: допустим, на вход подается дифференциальный сигнал, при этом напряжение на входе 1 увеличивается на величину uвх (изменение напряжения для малого сигнала по отношению ко входу).
До тех пор пока оба транзистора находятся в активном режиме, потенциал точки А фиксирован. Коэффициент усиления можно определить как и в случае усилителя на одном транзисторе, если заметить, что входной сигнал оказывается дважды приложенным к переходу база-эмиттер любого транзистора: Кдиф = Rк/2(rэ + Rэ). Сопротивление резистора Rэ обычно невелико (100 Ом и меньше), а иногда этот резистор вообще отсутствует. Дифференциальное напряжение обычно усиливается в несколько сотен раз.
Для того чтобы определить коэффициент усиления синфазного сигнала, на оба входа усилителя нужно подать одинаковые сигналы ивх. Если вы внимательно рассмотрите этот случай (и вспомните, что через резистор R1 протекают оба эмиттерных тока), то получите Ксинф = - Rк/(2R1 + Rэ). Мы пренебрегаем сопротивлением rэ, так как резистор R1 обычно выбирают большим - его сопротивление составляет по крайней мере несколько тысяч ом. На самом деле сопротивлением Rэ тоже можно пренебречь. КОСС приблизительно равен R1(rэ + Rэ). Типичным примером дифференциального усилителя является схема, представленная на рис. 2.68. Рассмотрим, как она работает.
Рис. 2.68. Вычисление характеристик дифференциального усилителя. Кдиф = Uвых/(U1 - U2) = Rк/2(Rэ + rэ): Кдиф = Rк/(2R1 + Rэ + rэ); КОСС ≈ R1/(Rэ + rэ).