Wo werden Kleinsignal-Differenzverstärker eingesetzt?

Ich unterrichte Schüler über das Differentialpaar (siehe Schaltung unten). Ich habe viele Probleme angesprochen, wie den Unterschied zwischen Differenz- und Gleichtaktverstärkung, willkürliche vb1- und vb2-Signale zu nehmen und sie mit Gleichtakt- + Differenzialkomponenten auszudrücken und schließlich Stromspiegel für die Single-Ended-Umwandlung zu verwenden. Eine Sache, die ich nicht angesprochen habe, ist, dass das Differentialpaar leicht zu sättigen ist. Sehr selten arbeitet das Differentialpaar als linearer Verstärker, sondern die Ausgänge werden normalerweise an ihre Grenzen (an ihre Schienen) gebracht. Tatsächlich ist der Bereich der Differenzeingänge, die lineare Ausgänge erzeugen, sehr klein (möglicherweise +/- zwei Wärmespannungen, wie unten gezeigt). Was ich von Ihnen wissen möchte, ist, ob es Anwendungen des Differentialpaars gibt, die nur von der Verwendung des linearen Bereichs abhängen? Vorverstärker für Telekommunikationsantennen? Wheatstone-Brücken? Vielen Dank für Ihre Hilfe - (dies ist mein erster Stackexchange-Beitrag)

— DiscoLemonade
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Ich bin kein IC-Designer, aber wenn Sie die beiden mit Rc bezeichneten Widerstände durch einen Stromspiegel ersetzen, werden Sie meiner Meinung nach eine viel höhere Verstärkung erzielen und den linearen Bereich erweitern, obwohl dies Sie etwas Kopffreiheit kostet. Es lohnt sich, die meiste Zeit zu tun.

— Mkeith

Zu faul, um eine vollständige Antwort zu schreiben, aber fast jeder Opamp mit BJT-Eingangsstufe. Auch die (heutzutage kaum noch verwendete) ECL .

— Fizz

Ich habe wahrscheinlich falsch verstanden, was Sie in meinem Kommentar unter "linearer Bereich" verstanden haben. Aber ich werde es trotzdem dort lassen.

— Mkeith

Ich weiß auch nicht, ob dies wirklich als Verwendung gilt, aber das Differentialpaar sind die einzigen Transistoren im Boyle-Makromodell des Opamps, die normalerweise in SPICE-Simulationen verwendet werden (für ältere Opams). Der Rest sind ideale Quellen usw. Die neueren Opapms verfügen über anspruchsvollere SPICE-Modelle, aber die Anzahl der Transistoren ist normalerweise immer noch auf diese beiden beschränkt.

— Fizz

Eine alternative Formulierung Ihrer Frage könnte lauten: "Gibt es Anwendungen für ein Differentialpaar, bei dem" Open Loop "als Verstärker (kein Schalter) ausgeführt wird?". Sie werden der Richter sein, ob das Ihre Frage klarer ausdrückt, aber das ist die Interpretation, die ich daraus genommen habe :)

— scanny

Antworten:

Diese Schaltung wird in spannungsgesteuerten Verstärkern verwendet. Hier wird ein Audiosignal in einen der Eingänge eingespeist und der Strom durch die Emitter steuert die Verstärkung des Verstärkers.

Eine Google-Suche nach "discrete synth vca" gibt Ihnen mehrere Beispielschaltungen. Hier ist eine einfache:

— Nils Pipenbrinck
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Eine ähnliche Schaltung befindet sich am Eingang von Operationsverstärkern. Ja - es sättigt ziemlich leicht, weshalb es normalerweise in einer negativen Rückkopplungsanordnung konfiguriert ist.

Tatsächlich verwendet Analog Devices fast genau diese Schaltung in einem Dokument, in dem beschrieben wird, wie Eingangsstufen an Operationsverstärkern geschützt werden. Echte Operationsverstärker sind viel komplizierter, aber es ist eine gute Annäherung erster Ordnung.

von http://www.analog.com/library/analogDialogue/archives/41-05/input_protection.html

Ähnlich aussehend??

Beachten Sie, dass der Ausgang der Schaltung auf den negativen Eingang zurückgeführt wird, wodurch eine negative Rückkopplung eingeführt wird und die Gesamtverstärkung unter Kontrolle bleibt.

— Scott Seidman
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Ja, natürlich sind OpAmps DIE typische Anwendung eines Differentialpaars. Sie müssen überhaupt nicht linear sein. Es reicht aus, wenn der Ausgang monoton zum Eingang ist (Differenzspannung). Sie können leicht sättigen. Das ist kein Problem, da sie (wie Olin erwähnt hat) die meiste Zeit so betrieben werden, dass eine negative Rückkopplung eine Sättigung vermeidet (eine Verstärkung im offenen Regelkreis ist nicht primär relevant).

— Curd

@Curd, du meinst monoton.

— Scott Seidman

Wenn die Ausgabe eintönig ist, würde ich nach einer interessanteren Eingabe suchen.

— Todd Wilcox

@ Scott: Ja, "monoton". Englisch ist nicht meine Muttersprache und in meiner Muttersprache verwenden wir für beide Bedeutungen dasselbe Adjektiv :-).

— Curd

Sie haben Recht damit, dass diese Schaltung nicht sehr linear ist. Das Hauptmerkmal ist, dass die Spannung zwischen den beiden Eingängen niedrig ist. Es wird daher üblicherweise verwendet, wenn die Verstärkung in der Schaltung selbst groß ist, es jedoch eine negative Rückkopplung um diese Schaltung auf einem höheren Pegel gibt. Das bedeutet, dass das Differenzpaar in beiden Fällen nur mit einer Differenz von wenigen mV betrieben wird. Alles andere als die Sättigung des Open-Loop-Ausgangs ist irrelevant.

— Olin Lathrop
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