AMadó - Tanulás
Egy kis tanulás soha sem árt, így nekiálltam utánanézni pár dolognak:
Már kezdem érteni ezeket, bár az egyenáramú munkapontok beállítása itt jóval összetettebb mint egy egyszerű egytranzisztoros áramkörnél.
Differősítő
(képet ide beszúrni)
A differenciálerősítő nem olyan bonyolult (legalábbis nem annyira mint a gilbert-cell). Nyugalmi helyzetben, ha a bázisok közötti feszültségkülönbség 0, akkor a nyugalmi áramok a két körben megegyeznek. (persze csak ha a két tranzisztor bétája megegyezik, tehát diszkrét elemekből ezt csak megközelíteni lehet, de ICkben egészen jól megoldható).
Ha a két tranzisztor bázisa nem azonos feszültségen van, akkor az áramok sem lesznek egyformák. Az összegük viszont állandó marad. A kollektorokon levő feszültségkülönbség arányos a bázisok feszültségének különbségével, de előjele fordított lesz. A feszültségkülönbség nem függ a közös feszültségtől (common mode), csak a különbségtől.
Áramgenerátor helyett használható sima ellenállás is, de ekkor kevésbé lesz stabil, és a kimeneti feszültség és a differenciális erősítés is függ a közös jeltől.
A differenciális erősítés arányos Ic-vel.
Ha az egyik bemenetet fix egyenfeszültségre kapcsoljuk, a másikat pedig egy olyan váltakozóáramú jelre amelynek egyenfeszültségű komponense megegyezik ezzel a feszültséggel, akkor az erősítőt differenciális jel helyett “single-ended” jellel hajthatjuk.
Ha a kimenetet nem a két kollektor különbségéről vesszük, hanem csak az egyik kollektorról (földhöz képest), akkor a kimenet is single-ended. Ilyenkor a másik kollektorhoz tartozó ellenállást el is hagyhatjuk. Ha a bemenet is single-ended, akkor a másik tranzisztor bázisára köthetjük.
Az erősítő linearitása jelentősen növelhető emitterdegenerációval, azaz egy-egy plusz ellenállás beillesztésével a tranzisztorok emittere és az áramgenerátor közé:
(áramköri rajz)
Ez csökkenti az erősítést, viszont lineárisabb működést biztosít ami kisebb torzítást jelent.
Gilbert-cell
A differenciálerősítő egy továbbfejlesztése a Gilbert-cell. Mivel az erősítési tényező függ a fix áramtól, ez használható két analóg feszültség összeszorzására.
A gilbert-cell két párhuzamosan kapcsolt differősítőből áll, amelyek áramát egy harmadik diffpár szabályozza. A bemenetek mind differenciális jelek (de megfelelő egyenáramú beállítással ez megkerülhető), és a kimenet is differenciális a kollektorellenállások között.
A kimeneti jel arányos a két bemeneti jel szorzatával. Ezért ez az áramkör használható modulátorként vagy keverőként is, illetve ha jól értem akkor fázisdetektorként (amiről nem tudom hogy mire jó, csak mint a PLL-el (fáziszárt hurok, frekvenciaszintézisre használható) egyik elemeként ismerem).
A nagyszámú tranzisztor miatt elég nehézkes a diszkrét tranzisztorokat egymáshoz illeszteni, de integrált áramkörökben ez könnyebben megoldható, így a legtöbbször kész IC-ket használnak, például az MC1496-ot, NE602 vagy NE612. Utóbbi kettő egy IC-ben tartalmaz mindent amit én itt tranzisztorokból építgetek, úgyhogy az már tuti hogy beszerzek egy pár darabot…
Tervezési ötletek
Sima diffpárt viszonylag könnyen tudok építeni, bár megfelelően illeszteni a tranzisztorokat nem könnyű. Léteznek ugyan egy tokba szerelt dupla tranzisztorok, de az egyetlen ilyet amit találtam, Csehszlovákiában gyártotta a Tesla szóval nem egy túl gyakori/modern darab.
A diffpár áramgenerátorának használható a klasszikus egytranzisztoros áramgenerátor vagy áramtükör.
Egytranzisztoros:
(egytranzisztoros áramgenerátor képe)
Áramtükör:
(áramkör NPN-el)
Egyszerűbb az egytranzisztoros áramkör. A bázisfeszültség változtatásával (pl. kapacitívan rácsatolt jellel) változtatható az áram, és így a diffpár erősítése. Nem tudom hogy ez praktikusan működik-e, de jó kiindulási alap.
A legnagyobb nehézéget számomra az egyenáramú munkapontok beállítása okozza. A szimulátorban akárhogy próbálkozom is a beállítással, de nem igazán találok olyan beállítást amelynél a tranzisztorok végig nyitva vannak, és egyszer sincsenek telítésben.