Maksimalus diferencialas. Diferencialinis signalo nukreipimas. Į ką atkreipti dėmesį renkantis
Diferencialinis stiprintuvas yra gerai žinoma grandinė, naudojama įtampos skirtumui tarp dviejų įvesties signalų sustiprinti. Idealiu atveju išvesties signalas nepriklauso nuo kiekvieno įvesties signalo lygio, o nustatomas tik pagal jų skirtumą. Kai abiejų įėjimų signalo lygiai kinta vienu metu, toks įvesties signalo pokytis vadinamas faze. Diferencinis arba diferencinis įvesties signalas taip pat vadinamas normaliu arba naudingu. Geras diferencialinis stiprintuvas turi aukštą bendro režimo atmetimo koeficientas(CMRR), kuris yra norimos išvesties ir bendrojo režimo išvesties santykis, darant prielaidą, kad pageidaujamo ir bendrojo režimo įvesties signalų amplitudė yra tokia pati. Paprastai KRR matuojamas decibelais. Bendrojo režimo įvesties signalo diapazonas apibrėžia priimtinus įtampos lygius, kurių atžvilgiu įvesties signalas turėtų keistis.
Diferencialiniai stiprintuvai naudojami tais atvejais, kai silpni signalai gali prarasti triukšmo fone. Tokių signalų pavyzdžiai yra skaitmeniniai signalai, perduodami ilgais kabeliais (paprastai kabelis susideda iš dviejų susuktų laidų), garso signalus(radijo inžinerijoje terminas „subalansuota“ varža dažniausiai siejama su 600 omų diferencine varža), radijo dažnių signalais (dviejų laidų kabelis yra diferencinis), elektrokardiogramos įtampa, signalai, skirti nuskaityti informaciją iš magnetinės atminties ir daug kitų. . Diferencialinis stiprintuvas priėmimo gale atkuria pradinį signalą, jei bendro režimo triukšmas nėra labai didelis. Diferencialiniai etapai plačiai naudojami operacinių stiprintuvų konstrukcijoje, kuriuos aptarsime toliau. Jie žaidžia svarbus vaidmuo kuriant nuolatinės srovės stiprintuvus (kurie sustiprina dažnius iki nuolatinės srovės, t. y. nenaudoja kondensatorių tarppakopiniam sujungimui): jų simetriška grandinė iš prigimties pritaikyta kompensuoti temperatūros pokytį.
Fig. 2.67 parodyta pagrindinė diferencialinio stiprintuvo grandinė. Išėjimo įtampa matuojama viename iš kolektorių, atsižvelgiant į įžeminimo potencialą; toks stiprintuvas vadinamas vieno poliaus išėjimo grandinė arba skirtumo stiprintuvas ir jis yra labiausiai paplitęs. Šį stiprintuvą galima įsivaizduoti kaip įrenginį, kuris sustiprina diferencialinį signalą ir paverčia jį vieno galo signalu, su kuriuo gali dirbti įprastos grandinės (įtampos kartotuvai, srovės šaltiniai ir kt.). Jei reikia diferencialinio signalo, jis pašalinamas tarp kolektorių.
Ryžiai. 2.67. Klasikinis tranzistorinis diferencialinis stiprintuvas.
Koks šios grandinės pranašumas? Tai lengva apskaičiuoti: pavyzdžiui, į įėjimą nukreipiamas diferencinis signalas, o įtampa 1 įėjime padidėja reikšme u in (mažo signalo įtampos pokytis įėjimo atžvilgiu).
Kol abu tranzistoriai veikia aktyviu režimu, taško A potencialas yra fiksuotas. Stiprinimą galima nustatyti kaip ir vieno tranzistoriaus stiprintuvo atveju, jei pastebime, kad įvesties signalas du kartus perduodamas bet kurio tranzistoriaus bazės-emiterio sandūroje: K diff = R to / 2 (r e + R e). Rezistoriaus varža R e paprastai yra maža (100 omų ar mažiau), o kartais šio rezistoriaus visai nėra. Diferencinė įtampa paprastai padidinama kelis šimtus kartų.
Norint nustatyti bendrojo režimo signalo stiprinimą, tie patys iin signalai turi būti taikomi abiem stiprintuvo įvestims. Jei atidžiai apsvarstysite šį atvejį (ir atsiminkite, kad abi emiterio srovės teka per rezistorių R 1), gausite K sinf = - R į / (2R 1 + R e). Mes nepaisome pasipriešinimo r e, nes rezistorius R 1 paprastai pasirenkamas didelis - jo varža yra bent keli tūkstančiai omų. Tiesą sakant, pasipriešinimo R e taip pat galima nepaisyti. KRSS yra maždaug lygus R 1 (r e + R e). Tipiškas diferencialinio stiprintuvo pavyzdys yra grandinė, parodyta Fig. 2.68. Pažiūrėkime, kaip tai veikia.
Ryžiai. 2.68. Diferencialinio stiprintuvo charakteristikų skaičiavimas.
K skirtumas = U out / (U 1 - U 2) = R į / 2 (R e + r e):
K diff = R į / (2R 1 + R e + r e);
KOSS ≈ R 1 / (R e + r e).
Rezistoriaus R varža parenkama taip. kad ramybės būsenos kolektoriaus srovę būtų galima laikyti lygia 100 μA. Kaip įprasta, norint gauti maksimalų dinaminį diapazoną, kolektoriaus potencialas nustatomas lygus 0,5 U kc. Tranzistorius T 1 neturi kolektoriaus rezistoriaus, nes jo išėjimo signalas pašalinamas iš kito tranzistoriaus kolektoriaus. Rezistoriaus R 1 varža parenkama tokia, kad bendra srovė būtų 200 μA ir būtų tolygiai paskirstyta tarp tranzistorių, kai įėjimo (diferencialinis) signalas lygus nuliui. Pagal ką tik išvestas formules diferencinio signalo stiprinimas yra 30, o bendrojo režimo stiprinimas yra 0,5. Jei iš grandinės neįtrauksime 1,0 kΩ rezistorių, tai diferencinio signalo stiprinimas bus 150, bet įėjimo (diferencialinė) varža sumažės nuo 250 iki 50 kΩ (jei reikia, kad šios varžos vertė būtų megomų eilės, tada tranzistoriai gali būti naudojami įvesties pakopoje Darlington).
Prisiminkite, kad vienpusiame stiprintuve su įžemintu emiteriu, kurio išėjimo ramybės įtampa yra 0,5 U kk, didžiausias stiprinimas yra 20 U kk, kur U kk išreiškiamas voltais. Diferencialiniame stiprintuve maksimalus diferencinis pelnas(esant R e = 0) perpus mažiau, t.y. skaitiniu požiūriu lygus dvidešimteriopai įtampos kritimui per kolektoriaus rezistorių, pasirinkus panašų veikimo tašką. Atitinkamas didžiausias KRR (su sąlyga, kad R e = 0) taip pat yra 20 kartų didesnis už įtampos kritimą per R 1.
2.13 pratimas.Įsitikinkite, kad rodomi santykiai yra teisingi. Sukurkite diferencialus ir stiprintuvus pagal savo poreikius.
Diferencialinis stiprintuvas gali būti vaizdžiai vadinamas "ilgai uodegos pora", nes jei rezistoriaus ilgis yra simbolis yra proporcinga jo varžos vertei, grandinė gali būti pavaizduota taip, kaip parodyta Fig. 2.69. Ilga uodega apibrėžia bendrojo režimo signalo atmetimą, o mažos tarp emiterių sujungimo varžos (įskaitant emiterio vidinę varžą) – diferencialinio signalo stiprinimą.
Poslinkis naudojant srovės šaltinį. Bendrojo režimo signalo stiprinimas diferencialiniame stiprintuve gali būti žymiai sumažintas, pakeitus rezistorių R 1 srovės šaltiniu. Tokiu atveju efektyvioji varžos R 1 vertė taps labai didelė, o bendrojo režimo signalo stiprinimas bus susilpnintas beveik iki nulio. Įsivaizduokite, kad įvestyje veikia bendrojo režimo signalas; srovės šaltinis emiterio grandinėje išlaiko bendrą emiterio srovę pastovią, ir ji (dėl grandinės simetrijos) yra tolygiai paskirstyta tarp dviejų kolektoriaus grandinių. Todėl signalas grandinės išėjime nesikeičia. Tokios schemos pavyzdys parodytas fig. 2.70. Šiai grandinei, kuriai naudojama monolitinė LM394 tipo tranzistorių pora (tranzistoriai T 1 ir T 2) ir 2N5963 tipo srovės šaltinis, CMRR nustatomas santykiu 100 000: 1 (100 dB). Bendrojo režimo įvesties diapazonas ribojamas iki -12 ir + 7 V: apatinę ribą lemia srovės šaltinio veikimo diapazonas emiterio grandinėje, o viršutinę ribą – ramybės būsenos kolektoriaus įtampa.
Ryžiai. 2.70. Diferencialinio stiprintuvo KRR padidinimas naudojant srovės šaltinį.
Atminkite, kad šis stiprintuvas, kaip ir visi tranzistoriniai stiprintuvai, turi turėti nuolatinės srovės maišymo grandines. Jei, pavyzdžiui, tarppakopiniam ryšiui įėjime naudojamas kondensatorius, tuomet turi būti įtraukti įžeminti baziniai rezistoriai. Kitas įspėjimas ypač taikomas diferencialiniams stiprintuvams be emiterio rezistorių: bipoliniai tranzistoriai gali atlaikyti ne daugiau kaip 6 V bazinio emiterio atvirkštinį poslinkį. Tada įvyksta gedimas; todėl įėjimui padėjus didesnę diferencinę įėjimo įtampą, įėjimo pakopa bus sunaikinta (jei nėra emiterio rezistorių). Emiterio rezistorius riboja pertraukimo srovę ir neleidžia sunaikinti grandinės, tačiau tokiu atveju gali pablogėti tranzistorių charakteristikos (koeficientas h 21e, triukšmas ir kt.). Bet kuriuo atveju įvesties varža žymiai sumažėja, jei atsiranda atvirkštinis laidumas.
Diferencialinės grandinės taikymas nuolatinės srovės stiprintuvuose su vieno poliaus išėjimu. Diferencialinis stiprintuvas gali puikiai veikti kaip nuolatinės srovės stiprintuvas net ir su nesubalansuotais (vienpusiais) įvesties signalais. Tam reikia įžeminti vieną iš jo įėjimų, o į kitą nusiųsti signalą (2.71 pav.). Ar galima iš grandinės neįtraukti „nenaudojamo“ tranzistoriaus? Nr. Diferencialinė grandinė kompensuoja temperatūrų poslinkį ir net kai vienas įėjimas įžemintas, tranzistorius atlieka kai kurias funkcijas: keičiantis temperatūrai, įtampa Ube kinta tiek pat, o išėjime ir balanse nepasikeičia įtampa. grandinė nėra sutrikdyta. Tai reiškia, kad įtampos pokytis U be nėra sustiprinamas koeficientu Kdiff (jo stiprinimą lemia koeficientas K sinf, kurį galima sumažinti beveik iki nulio). Be to, abipusis įtampų U be kompensavimas lemia tai, kad įėjime nereikia atsižvelgti į 0,6 V įtampos kritimą. Tokio nuolatinės srovės stiprintuvo kokybė blogėja tik dėl įtampų U nenuoseklumo. būti arba jų temperatūros koeficientai. Pramonė gamina tranzistorių poras ir integruotus diferencialinius stiprintuvus su labai aukštas laipsnis derybos (pavyzdžiui, dėl standartinio nuoseklaus monolito poros n-p-n- MAT-01 tipo tranzistoriai, įtampos poslinkis U be nustatomas pagal vertę 0,15 μV / ° С arba 0,2 μV per mėnesį).
Ryžiai. 2.71. Diferencialinis stiprintuvas gali veikti kaip tikslus nuolatinės srovės stiprintuvas su vieno poliaus išėjimu.
Ankstesnėje diagramoje galite įžeminti bet kurią išvestį. Priklausomai nuo to, kuri įvestis yra įžeminta, stiprintuvas invertuos signalą arba ne. (Tačiau dėl Millerio efekto buvimo, kuris bus aptartas 2.19 skyriuje, čia parodyta grandinė yra tinkamesnė diapazonui aukšti dažniai). Pateikta grandinė yra neinvertuojanti, tai reiškia, kad invertuojantis įėjimas yra joje įžemintas. Diferencialinių stiprintuvų terminija taip pat taikoma operaciniams stiprintuvams, kurie yra tie patys didelio stiprinimo diferencialiniai stiprintuvai.
Srovės veidrodžio naudojimas kaip aktyvioji apkrova. Kartais pageidautina, kad vienos pakopos diferencialinis stiprintuvas, kaip paprastas emiterio įžemintas stiprintuvas, turėtų didelį stiprinimą. Puikus sprendimas kaip aktyviąją stiprintuvo apkrovą duoda naudoti srovės veidrodį (2.72 pav.). Tranzistoriai T 1 ir T 2 sudaro diferencinę porą su srovės šaltiniu emiterio grandinėje. Tranzistoriai T 3 ir T 4, sudarantys srovės veidrodį, veikia kaip kolektoriaus apkrova. Tai užtikrina didelę kolektoriaus apkrovos varžos vertę, dėl kurios įtampos padidėjimas siekia 5000 ir daugiau, jei stiprintuvo išėjime nėra apkrovos. Toks stiprintuvas paprastai naudojamas tik grandinėse, padengtose kilpa. Atsiliepimas, arba palyginimuose (pažvelgsime į juos kitame skyriuje). Atminkite, kad tokio stiprintuvo apkrova turi turėti didelę varžą, kitaip stiprinimas bus žymiai susilpnėjęs.
Ryžiai. 2.72. Diferencialinis stiprintuvas su srovės veidrodžiu kaip aktyvioji apkrova.
Diferencialiniai stiprintuvai kaip fazių padalijimo grandinės. Ant simetrinio diferencinio stiprintuvo kolektorių atsiranda vienodos amplitudės, bet priešingų fazių signalai. Jei pašalinsime išvesties signalus iš dviejų kolektorių, gausime fazių padalijimo grandinę. Žinoma, galima naudoti diferencialinį stiprintuvą su diferencialiniais įėjimais ir išėjimais. Tada diferencialinis išėjimas gali būti naudojamas dar vienai diferencinio stiprintuvo pakopai valdyti, žymiai padidinant visos grandinės CMRR.
Diferencialiniai stiprintuvai kaip komparatoriai. Dėl didelio stiprinimo ir stabilaus veikimo diferencialinis stiprintuvas yra pagrindinis dalis lyginamoji priemonė- grandinė, kuri lygina įvesties signalus ir įvertina, kuris iš jų yra didesnis. Komparatoriai naudojami labai įvairiose srityse: įjungti apšvietimą ir šildymą, gauti stačiakampius signalus iš trikampių, palyginti signalo lygį su slenkstine reikšme, D klasės stiprintuvuose ir su impulsinio kodo moduliavimu, perjungti maitinimo šaltinius, ir tt Pagrindinė idėja kuriant palyginiklį yra. kad tranzistorius turėtų įsijungti arba išsijungti priklausomai nuo įvesties signalų lygių. Linijinio stiprinimo sritis neatsižvelgiama - grandinės veikimas pagrįstas tuo, kad vienas iš dviejų įvesties tranzistorių bet kuriuo metu yra išjungimo režimu. Tipiška fiksavimo programa aptariama kitame skyriuje, naudojant temperatūros valdymo grandinės pavyzdį, kuriame naudojami rezistoriai, kurių varža priklauso nuo temperatūros (termistoriai).
Skaičiavimo operacijos
Sumos
Sumos funkcija naudojama sumoms rasti. Funkcijos sintaksė:
Suma (išraiška, kintamasis, kintamoji apatinė riba, kintamoji viršutinė riba)
Pavyzdžiui:
Jei paskutiniam argumentui priskirsite teigiamo begalybės sistemos kintamojo "inf" reikšmę, tai parodys, kad nėra viršutinės ribos ir bus apskaičiuojama begalinė suma. Be to, bus skaičiuojamas begalinis dydis, jei argumentui „apatinė kintamojo kitimo riba“ priskirsite sistemos kintamojo neigiamą begalybę „minf“ reikšmę. Tos pačios reikšmės naudojamos kitose skaičiavimo funkcijose.
Pavyzdžiui:
Meno kūriniai
Produkto funkcija naudojama norint rasti baigtinius ir begalinius produktus. Jis turi tuos pačius argumentus kaip ir sumos funkcijoje.
Pavyzdžiui:
Ribos
Ribų paieška naudojama limito funkcija.
Funkcijos sintaksė:
riba (išraiška, kintamasis, lūžio taškas)
Jei argumentas „lūžio taškas“ nustatytas į „inf“, tai parodys, kad kraštinės nėra.
Pavyzdžiui:
Apskaičiuojant vienpuses ribas, naudojamas papildomas argumentas, kuris yra pliusas, norint apskaičiuoti ribas dešinėje ir minusas kairėje.
Pavyzdžiui, atlikime funkcijos arctan (1 / (x - 4)) tęstinumo tyrimą. Ši funkcija neapibrėžta taške x = 4. Apskaičiuokite ribas dešinėje ir kairėje:
Kaip matote, taškas x = 4 yra pirmosios rūšies šios funkcijos nutrūkimo taškas, nes kairėje ir dešinėje yra ribos, kurios atitinkamai lygios -PI / 2 ir PI / 2.
Skirtumai
Diff funkcija naudojama skirtumams rasti. Funkcijos sintaksė:
skirtumas (išraiška, kintamasis1, kintamojo 1 išvestinės eilės tvarka [, kintamasis2, kintamojo 2 išvestinės tvarka, ...])
kur išraiška yra funkcija, kurią reikia diferencijuoti, antrasis argumentas yra kintamasis, pagal kurį turi būti paimta išvestinė, trečiasis (neprivalomas) yra išvestinės eilės tvarka (numatytasis yra pirmoji tvarka).
Pavyzdžiui:
Apskritai funkcijai diff reikalingas tik pirmasis argumentas. Šiuo atveju funkcija grąžina išraiškos diferencialą. Atitinkamo kintamojo skirtumas žymimas del (kintamojo pavadinimas):
Kaip matote iš funkcijos sintaksės, vartotojas gali vienu metu apibrėžti kelis diferenciacijos kintamuosius ir nustatyti kiekvieno iš jų tvarką:
Jei naudojate parametrinę funkciją, pasikeičia funkcijos rašymo forma: po funkcijos pavadinimo rašomi simboliai ": =", o funkcija iškviečiama jos pavadinimu su parametru:
Išvestinę priemonę galima apskaičiuoti nustatytas taškas... Tai daroma taip:
Funkcija diff taip pat naudojama diferencialinėse lygtyse žymėti išvestines, apie kurias klausimežemiau.
Integralai
Integravimo funkcija naudojama integralams sistemoje rasti. Kad nerastų apibrėžtasis integralas funkcija naudoja du argumentus: funkcijos pavadinimą ir kintamąjį, per kurį vyksta integracija. Pavyzdžiui:
Jei atsakymas dviprasmiškas, Maxima gali užduoti papildomą klausimą:
Atsakyme turi būti tekstas iš klausimo. Tokiu atveju, jei y reikšmė yra didesnė už „0“, ji bus „teigiama“, kitu atveju „neigiama“ bus neigiama). Tokiu atveju galima įvesti tik pirmąją žodžio raidę.
Norėdami funkcijoje rasti apibrėžtą integralą, turite nurodyti papildomus argumentus: integralo ribas:
„Maxima“ leidžia atlikti užduotis ir begalines integracijos ribas. Šiuo tikslu reikšmės „-inf“ ir „inf“ naudojamos trečiajam ir ketvirtajam funkcijos argumentams:
Norėdami rasti apytikslę integralo reikšmę skaitine forma, kaip minėta anksčiau, išvesties langelyje pasirinkite rezultatą, atidarykite jame esantį kontekstinį meniu ir iš jo pasirinkite elementą „Plaukti“.
Sistema taip pat gali skaičiuoti kelis integralus. Tam integravimo funkcijos yra įdėtos viena į kitą. Žemiau pateikiami dvigubo skaičiavimo pavyzdžiai neapibrėžtas integralas ir dvigubas apibrėžtasis integralas:
Sprendimai diferencialines lygtis
„Maxima“ savo galimybėmis spręsti diferencialines lygtis pastebimai nusileidžia, pavyzdžiui, „Maple“. Bet „Maxima“ vis tiek leidžia spręsti įprastas pirmos ir antros eilės diferencialines lygtis, taip pat jų sistemas. Tam, priklausomai nuo tikslo, naudojamos dvi funkcijos. Funkcija ode2 naudojama bendrajam įprastų diferencialinių lygčių sprendimui, o funkcija desolve – ieškoti lygčių ar lygčių sistemų sprendinių pagal pradines sąlygas.
Funkcija ode2 turi tokią sintaksę:
ode2 (lygtis, priklausomas kintamasis, nepriklausomas kintamasis);
Funkcija „diff“ naudojama išvestinėms diferencialinėse lygtyse žymėti. Bet šiuo atveju, norint parodyti funkcijos priklausomybę nuo jos argumento, ji rašoma kaip "diff (f (x), x), o pati funkcija yra f (x)."
Pavyzdys. Rasti bendras sprendimas paprastoji pirmos eilės diferencialinė lygtis y "- ax = 0.
Jei dešiniosios lygties pusės reikšmė lygi nuliui, tada jos galima visai praleisti. Natūralu, kad dešinėje lygties pusėje gali būti išraiška.
Kaip matote, spręsdama diferencialines lygtis, Maxima naudoja integravimo konstantą% c, kuri matematikos požiūriu yra savavališka konstanta, nustatyta iš papildomų sąlygų.
Įprastos diferencialinės lygties sprendimas gali būti atliktas kitu, vartotojui lengviausiu būdu. Norėdami tai padaryti, paleiskite komandą Equations> Solve ODE ir lange "Solve ODE" įveskite funkcijos ode2 argumentus.
„Maxima“ leidžia spręsti antros eilės diferencialines lygtis. Tam taip pat naudojama funkcija ode2. Išvestinėms diferencialinėse lygtyse žymėti naudojama funkcija diff, kurioje pridedamas dar vienas argumentas – lygties tvarka: „diff (f (x), x, 2). Pavyzdžiui, paprastos antrosios sprendinys. eilės diferencialinė lygtis a · y" "+ b · y" = 0 atrodys taip:
Kartu su funkcija ode2 galite naudoti tris funkcijas, kurių naudojimas leidžia rasti sprendimą esant tam tikriems apribojimams, remiantis bendru diferencialinių lygčių sprendimu, gautu naudojant funkciją ode2:
- ic1 (funkcijos ode2 rezultatas, nepriklausomo kintamojo pradinė reikšmė x = x 0 forma, funkcijos reikšmė taške x 0 forma y = y 0). Sukurta išspręsti pirmosios eilės diferencialinę lygtį su pradinėmis sąlygomis.
- ic2 (funkcijos ode2 rezultatas, pradinė nepriklausomo kintamojo reikšmė x = x 0 forma, funkcijos reikšmė taške x 0 forma y = y 0, pradinė reikšmė pirmajai išvestinei priklausomasis kintamasis nepriklausomo kintamojo atžvilgiu formoje (y, x) = dy 0). Sukurta išspręsti antros eilės diferencialinę lygtį su pradinėmis sąlygomis
- bc2 (funkcijos ode2 rezultatas, pradinė nepriklausomo kintamojo reikšmė x = x 0, funkcijos reikšmė taške x 0 forma y = y 0, galutinė nepriklausomo kintamojo reikšmė forma x = xn, funkcijos reikšmė taške xn formoje y = yn). Sukurta išspręsti antrosios eilės diferencialinės lygties ribinės reikšmės problemą.
Išsamią informaciją apie šių funkcijų sintaksę rasite sistemos dokumentacijoje.
Išspręskime Koši uždavinį pirmosios eilės lygčiai y "- ax = 0 su pradine sąlyga y (n) = 1.
Pateiksime antros eilės diferencialinės lygties y "" + y = x su pradinėmis sąlygomis y (o) = 0 ribinės reikšmės uždavinio sprendimo pavyzdį; y (4) = 1.
Reikia turėti omenyje, kad gana dažnai sistema negali išspręsti diferencialinių lygčių. Pavyzdžiui, bandydami rasti bendrą paprastos pirmos eilės diferencialinės lygties sprendimą, gauname:
Tokiais atvejais Maxima arba pateikia klaidos pranešimą (kaip ir šis pavyzdys) arba tiesiog grąžina „false“.
Kitas pirmosios ir antrosios eilės įprastų diferencialinių lygčių sprendimo variantas yra skirtas sprendiniams su pradinėmis sąlygomis rasti. Jis įgyvendinamas naudojant desolve funkciją.
Funkcijos sintaksė:
išspręsti (diferencialinė lygtis, kintamasis);
Jei sprendžiama diferencialinių lygčių sistema arba yra keli kintamieji, tada lygtis ir (arba) kintamieji pateikiami sąrašo forma:
desolve ([lygčių sąrašas], [kintamasis1, kintamasis2, ...]);
Kaip ir ankstesnėje versijoje, diferencialinių lygčių išvestinėms žymėti naudojama funkcija diff (f (x), x).
Pradines kintamojo reikšmes pateikia atvalue funkcija. Ši funkcija turi tokią sintaksę:
atvalue (funkcija, kintamasis = taškas, reikšmė taške);
Šiuo atveju numatoma, kad funkcijų ir (ar) jų išvestinių reikšmės yra lygios nuliui, todėl reikšmės funkcijos sintaksė yra tokia:
atvalue (funkcija, kintamasis = 0, reikšmė taške "0");
Pavyzdys. Raskite pirmosios eilės diferencialinės lygties y "= sin (x) sprendimą su pradine sąlyga.
Atminkite, kad jei nėra pradinės sąlygos, funkcija taip pat veiks ir grąžins rezultatą:
Tai leidžia patikrinti konkrečios pradinės vertės sprendimą. Iš tiesų, pakeisdami reikšmę y (0) = 4 į gautą rezultatą, mes tiesiog gauname y (x) = 5 - cos (x).
Desolve funkcija leidžia išspręsti diferencialinių lygčių sistemas su pradinėmis sąlygomis.
Pateiksime diferencialinių lygčių sistemos sprendimo pavyzdį 
su pradinėmis sąlygomis y (0) = 0; z (0) = 1.
Duomenų apdorojimas
Statistinė analizė
Sistema leidžia apskaičiuoti bazinę statistinę aprašomąją statistiką, kurios pagalba aprašomos bendriausios empirinių duomenų savybės. Pagrindinė aprašomoji statistika apima vidurkį, dispersiją, standartinis nuokrypis, mediana, mada, maksimalus ir minimali vertė, variacijų diapazonas ir kvartiliai. „Maximos“ galimybės šiuo atžvilgiu yra kiek kuklios, tačiau didžiąją dalį šios statistikos su jos pagalba gana lengva apskaičiuoti.
Labiausiai paprastu būdu apskaičiuojama statistinė aprašomoji statistika naudojant statistikos paletę.
Skydelyje yra daugybė įrankių, sugrupuotų į keturias grupes.
- Statistiniai rodikliai (aprašomoji statistika):
- vidurkis (aritmetinis vidurkis);
- mediana (mediana);
- dispersija
- nuokrypis (standartinis nuokrypis).
- Testai.
- Penkių tipų grafikų konstravimas:
- histograma (Histograma). Visų pirma naudojamas vaizdų statistikoje intervalo serija paskirstymas. Jo konstrukcijos metu dalys arba dažniai brėžiami išilgai ordinatės, o požymio reikšmės – ant abscisės;
- Scatter Plot (Correlation Plot, Correlation Field, Scatter Plot) – taškų grafikas, kai taškai nesusiję. Naudojamas dviejų kintamųjų duomenims rodyti, kurių vienas yra faktorinis, o kitas efektyvus. Jis naudojamas grafiškai pavaizduoti duomenų poras taškų rinkinio ("debesų") pavidalu koordinačių plokštumoje;
- Juostinė diagrama – vertikalių juostų pavidalo grafikas;
- sektorius, arba skritulinė diagrama (skritulinė diagrama). Tokia diagrama yra padalinta į keletą segmentų-sektorių, kurių kiekvieno plotas yra proporcingas jų daliai;
- dėžutės schema (dėžutė su ūsais, dėžutė su ūsais, dėžutės brėžinys, dėžutės ir ūsų diagrama). Būtent ji dažniausiai naudojama statistiniams duomenims rodyti. Informacija tokioje diagramoje yra labai informatyvi ir naudinga. Jis vienu metu rodo kelis charakterizuojančius dydžius variacijos diapazonas: mažiausia ir didžiausia vertė, vidurkis ir mediana, pirmasis ir trečiasis kvartilis.
- Skaitymo ar matricos kūrimo įrankiai. Norėdami naudoti paletės įrankius, turite turėti pradinius duomenis matricos pavidalu - vienmačio masyvo. Jį galima sukurti dokumente su dabartine seansu ir pakeisti jo pavadinimą kaip įvestį paletės įrankių languose, panašiai kaip sprendžiant lygtis naudojant Bendrosios matematikos įrankių juostą. Taip pat galite tiesiogiai nustatyti duomenis įvesties laukeliuose. Šiuo atveju jie įrašomi sistemoje priimta forma, tai yra, laužtiniuose skliaustuose ir atskiriami kableliais. Akivaizdu, kad pirmasis variantas yra žymiai geresnis, nes tam reikia tik vienkartinio duomenų įvedimo.
Be skydelio, su atitinkamomis funkcijomis galima naudotis ir visais statistiniais įrankiais.
Siekiant užtikrinti atsparumą triukšmui, papildomi perduodami signalai turi būti gerai subalansuoti ir turėti tokią pačią varžą.
Diferencinis perdavimas apima du papildomus vienodos amplitudės ir 180 ° fazės poslinkio signalus. Vienas iš signalų vadinamas teigiamu (tiesioginiu, ne atvirkštiniu), antrasis – neigiamu (atvirkštiniu). Diferencialinė transmisija plačiai naudojama elektroninės grandinės ir yra būtinas norint padidinti duomenų perdavimo spartą. Didelės spartos kompiuterių pagrindinių plokščių ir serverių laikrodžio signalai perduodami diferencialinėmis linijomis. Daugybė įrenginių, tokių kaip spausdintuvai, jungikliai, maršruto parinktuvai ir signalų procesoriai, naudoja žemos įtampos diferencialinio signalo (LVDS) technologiją.
Palyginti su vieno laido, reikalingas diferencialas didelis kiekis siųstuvai (tvarkyklės, siųstuvai) ir imtuvai (imtuvai), taip pat padvigubinti elementų ir laidininkų kaiščių skaičių. Kita vertus, naudojant diferencinę transmisiją yra keletas patrauklių pranašumų:
Didesnis laiko tikslumas,
- didžiausia įmanoma perdavimo sparta,
- mažesnis jautrumas elektromagnetiniams trukdžiams,
- mažiau triukšmo dėl skersinio pokalbio.
Kvepiant diferencialinius laidininkus, svarbu, kad abu diferencialiniai pėdsakai būtų vienodos varžos, vienodo ilgio, o atstumas tarp jų galų būtų pastovus.
Naudodamiesi pavyzdžiu, pažvelkime į keletą svarbių diferencinio maršruto parinkimo sąvokų. 1 paveiksle parodyta diferencialo magistralė pagrindinė plokštė tarp ASIC kontaktų ir antrinės plokštės su atminties lustais jungties. Paryškintas tiesioginio signalo laidininkas žaliai o atvirkštinė yra raudona. Kiekvienas laidininkas turi dvi angas ir serpantino sekciją išilgai jo.
Ryžiai. 1. Diferencialinė pora pagrindinėje plokštėje
Diferencialiniai laidai šiame paveiksle atliekami atsižvelgiant į keletą taisyklių:
Komponentiniai kaiščiai, naudojami diferencialiniams signalams perduoti arba priimti, yra arti vienas kito;
- ant kiekvieno atskirai paimto sluoksnio yra vienodo ilgio padangų segmentai, o skirtinguose sluoksniuose atstumas tarp padangų išlieka toks pat;
- keičiant sluoksnį, tarpas tarp angų trinkelių daromas minimalus (jei įmanoma, neviršijant atstumo tarp padangų);
- dviejų magistralių serpantino sekcijos yra toje pačioje srityje, todėl teigiami ir neigiami signalai turi vienodus sklidimo vėlavimus per visą grandinės ilgį.
Apvalinami kampai ir vienodo ilgio diferencialiniai laidininkai reikalauja ypatingos priežiūros.
Išskyrus laidininkus spausdintinės plokštės, integrinių grandynų pakete yra magistralės, jungiančios kiekvieną paketo kaištį su IC lusto kaiščiu. Skirtingas šių padangų ilgis tam tikrais atvejais gali pakoreguoti savo nuožiūra.
Kaip skaitinį pavyzdį apsvarstykite diferencialo magistrales su šiais segmentų ilgiais:
tiesioginiam signalui
Segmento ilgis nuo jungties laido iki pirmojo perėjimo = 3022,93 mylių (76,78 mm)
Vias segmento ilgis = 747,97 mylios (19,0 mm)
Bendras tiesioginio signalo grandinės ilgis = 3 798,70 mylių (96,49 mm);
Atvirkštiniam signalui
Segmento ilgis nuo jungties laido iki pirmojo perėjimo = 3025,50 mylių (76,78 mm)
Vias segmento ilgis = 817,87 mylios (19,0 mm)
Segmento ilgis nuo antrojo perėjimo iki IC kaiščio = 27,8 mylios (0,71 mm)
Bendras priekinio signalo grandinės ilgis = 3 871,17 mylių (98,33 mm).
Taigi yra 72,47 mil (1,84 mm) PCB laidų ilgio skirtumas.
Dalį šio skirtumo galima kompensuoti atsižvelgiant į skirtingus magistralės ilgius IC korpuse. Šiuo atveju bendro pėdsakų ilgio skirtumas patenka į nurodytą leistiną nuokrypį.
2 paveiksle parodyta, kad reikia atsižvelgti į bendrą magistralės ilgį, kad būtų sumažintas diferencialinių laidų ilgio skirtumas.
Ryžiai. 2. Suma (L0 + L1) turi būti lygi sumai (L2 + L3) leistinosios paklaidos ribose
Dar kartą kartojant, pageidautina, kad atstumas tarp laidininkų kraštų būtų pastovus per visą jų ilgį. Ištyrus diferencialinę porą matyti, kad šalia jungties kaiščių šynos praranda lygiagretumą viena kitai. 3 paveiksle pavaizduota laidų schema, kuri sumažina šį trūkumą išlaikant lygiagretumą per ilgą ilgį (dėl aštraus atvirkštinio signalo laidininko kampo gali būti prarastas jo vientisumas ir iš to kylančios pasekmės – vertėjo pastaba). Tokia schema gali būti naudojama tais atvejais, kai diferencialiniai signalai turi turėti stiprią jungtį arba kai perduodami didelės spartos signalai.
Ryžiai. 3. Lygiagretus laidas
Kai atstumas tarp dviejų pėdsakų yra palyginti didelis (jungtis tarp vielos ir daugiakampio viršija laidų ryšį), pora tampa laisvai sujungta. Ir atvirkščiai, kai du pėdsakai yra pakankamai arti vienas kito (santykis tarp jų yra didesnis už ryšį tarp atskiro laidininko ir daugiakampio), tai reiškia, kad poros laidininkai yra stipriai sujungti. Stiprus sujungimas paprastai nėra būtinas norint pasiekti pradinę diferencialo struktūros naudą. Tačiau norint pasiekti gerą atsparumą triukšmui, papildomai perduodamiems gerai subalansuotiems signalams, kurių varža yra simetriška etaloninės įtampos atžvilgiu, pageidautina stiprus sujungimas.
Diferencialinių laidų sąvoka šiuo atveju apima bendras poras (ty esančias tame pačiame sluoksnyje), kurios yra sujungtos laidininkų kraštuose. Diferencialiniai signalai gali būti nukreipti ir kitu būdu, kai tiesioginio ir atvirkštinio signalo laidininkai yra skirtinguose (gretimiuose !!!) plokštės sluoksniuose. Tačiau šis metodas gali sukelti varžos nuoseklumo problemų. 4 paveiksle parodytos abi šios parinktys, taip pat kai kurie svarbūs matmenys, pvz., plotis (W), atstumas tarp kraštų (S), laidininko storis (T) ir atstumas nuo laidininko iki daugiakampio (H). Šie parametrai, nustatantys diferencialinės poros skerspjūvio geometriją, dažnai naudojami (kartu su laidininko medžiagos ir pagrindo dielektriko savybėmis) varžos vertėms nustatyti (netaisyklingoms, pusiausvyros, fazės ir anti- fazių režimai) ir apskaičiuoti sujungimo vertę tarp poros laidininkų.
Ryžiai. 4. Geometriniai matmenys diferencialinių porų skerspjūviai
Abbasas Riazi
DIFERENCIALINIŲ SIGNALŲ MARŠRUTIES REIKALAVIMAI
Spausdintinių schemų projektavimas ir gamyba
2004 m. vasario-kovo mėn
Dėkojame svetainei elart.narod.ru už pateiktą vertimą
Maksimalus diferencialas MDPI-028
Maksimalus diferencialas DMD-70
Didžiausias diferencialas DMD-70-S
Automatinis bimetalinis maksimalaus diferencialo gaisro detektorius MDPI-028 pagamintas vandeniui atsparios konstrukcijos ir skirtas naudoti laivuose. Konstrukciškai detektorius pastatytas ant dviejų bimetalinių elementų, kurie, kylant aplinkos temperatūrai, deformuojasi ir palaidais galais veikia kontaktus. Kiekvienas bimetalinis elementas yra išdėstytas
Automatinis bimetalinis maksimalaus diferencialo detektorius MDPI-028 227 el.
Šiluminis maksimalus diferencialas МДПИ-028, dvi bimegalinės spiralės yra jautrus elementas. Jis veikia + 70 ° C temperatūroje (+ 90 ° C) Kontroliuojamas plotas yra nuo 20 iki 30 m2. Temperatūra aplinką turėtų būti nuo -40 iki -f-50 °C. Patalpų santykinė oro drėgmė neturi viršyti 98%. Dirba su laivų stotimi gaisro signalizacija TOL-10/50-S.
Vandeniui atsparios konstrukcijos detektorius MDPI-028 (maksimalaus diferencinio gaisro detektorius) skirtas naudoti patalpose, kurių oro temperatūra -40 ... + 50 °C, o santykinė oro drėgmė iki 98%. Detektorius pritaikytas dirbti vibracijos sąlygomis.
Pakeisti morališkai ir techniškai pasenusius gaisro detektorius ATIM, ATP, DTL, DI-1, KI-1, RID-1, IDF-1, IDF-1M, POST-1 bei valdymo ir stebėjimo įrangą SKPU-1, SDPU-1 , PPKU-1M, TOL-10/100, RUOP-1, sukurti ir įsisavinti nauji modernių gaisro detektorių ir valdymo pultų modeliai su žymiai geresniais ilgaamžiškumo, patikimumo ir efektyvumo rodikliais, pagaminti ant modernios plačiai naudojamos elementų bazės. . Tai buvo: radioizotopinis dūmų detektorius RID-6M, fotoelektrinis dūmų detektorius DIP-1, DIP-2 ir DIP-3, liepsnos ultravioletinės spinduliuotės šviesos gaisro detektorius IP329-2 "Ametistas", sprogimui atsparus terminis gaisro detektorius IP-103, pakartotinio veikimo terminis magnetinis kontaktinis gaisro detektorius IP105-2 / 1 (ITM), rankinis ugniagesys IPR detektorius, maksimalaus diferencialo detektorius IP101-2, taip pat valdymo ir stebėjimo prietaisai PPS-3, PPK-2, RUGTI-1, PPKU-1M-01 ir Signal-42. Siekiant apsaugoti sprogią ir ugniai pavojingą pramonę, ji buvo sukurta ir perkelta į pramoninės gamybos naujas nuo kibirkšties apsaugantis signalizacijos valdymo įtaisas „Signal-44“, skirtas prijungti prie savaime saugios gaisro signalizacijos kilpos
Maksimalaus diferencialo šiluminis gaisro detektorius – tai terminis gaisro detektorius, apjungiantis maksimalaus ir diferencinio šiluminio gaisro detektorių funkcijas.
5 Šilumos detektorius IP 129-1 Analoginis maksimalaus skirtumo šilumos detektorius
tu. Dažniausiai šilumos detektoriai pagal veikimo principą skirstomi į maksimalius, diferencinius ir didžiausius-diferencinius. Pirmieji suveikia pasiekus tam tikrą temperatūrą, antrieji - esant tam tikram temperatūros kilimo greičiui, trečiosios - nuo bet kokio vyraujančio temperatūros pokyčio. Pagal konstrukciją šilumos detektoriai yra pasyvūs, kuriuose, veikiant temperatūrai, jautrus elementas keičia savo savybes (DTL, IP-104-1 - maksimalus veikimas, pagrįstas spyruoklinių kontaktų, sujungtų su lengvu koplastiniu lydmetaliu, atidarymu: МДПТ -028 - didžiausias bimetalinio efekto skirtumas, dėl kurio deformuojasi plokštės, kurios atidaro kontaktus; IP-105-2 / 1 - pagal magnetinės indukcijos keitimo principą veikiant šilumai; DPS-38 - naudojimo skirtumas termoporos termopilė).
Šilumos detektoriai pagal veikimo principą skirstomi į maksimalų, diferencialinį ir didžiausią skirtumą. Pirmieji suveikia pasiekus tam tikrą temperatūrą, antrieji - esant tam tikram temperatūros kilimo greičiui, o trečiosios - nuo bet kokio reikšmingo temperatūros pokyčio. Kaip jautrūs elementai naudojami lydieji spynos, bimetalinės plokštės, vamzdeliai, užpildyti lengvai besiplečiančiu skysčiu, termoporos ir kt.. Terminiai gaisro detektoriai montuojami po lubomis tokioje padėtyje, kad šilumos srautas, tekantis aplink jautrų detektoriaus elementą, šildo jį. Terminiai gaisro detektoriai nėra itin jautrūs, todėl dažniausiai neduoda klaidingų aliarmo signalų, kai patalpoje pakyla temperatūra, kai įjungiamas šildymas, ar atliekamos technologinės operacijos.
Šiluminiai arba šiluminiai detektoriai skirstomi į maksimalų, diferencialinį ir didžiausią skirtumą.
Maksimalūs diferencialiniai detektoriai yra kombinuoti, tai yra, jie veikia vienu metu ir tam tikru temperatūrų kilimo greičiu bei pasiekus kritines oro temperatūras patalpoje.
Šilumos detektoriai pagal veikimo principą skirstomi į maksimalų, diferencialinį ir didžiausią-diferencialinį.
Diferencialiniai šilumos detektoriai suveikia esant tam tikram aplinkos temperatūros kilimo greičiui, kuris paimamas per 5-MO °C per 1 min. Maksimalūs diferencialiniai detektoriai sujungia maksimalaus ir diferencinio detektorių savybes.
Šilumos detektoriai pagal veikimo principą skirstomi į maksimalų, diferencialinį ir didžiausią-diferencialinį.
Šiluminiai automatiniai gaisro detektoriai pagal veikimo principą skirstomi į maksimalų, diferencialinį ir didžiausią skirtumą. Maksimalaus veikimo principo detektoriai suveikia, kai pasiekiama tam tikra temperatūros reikšmė, skirtumas - esant tam tikram temperatūros gradiento kilimo greičiui, didžiausias skirtumas
Šiluminio maksimalaus skirtumo detektoriai neturėtų būti naudojami šiais atvejais: aplinkos oro temperatūros kitimo greitis yra didesnis nei detektoriaus atsako temperatūros gradientas (dirbtuvėse, grūdinimuose, katilinėse ir kt.); yra drėgnų dulkių (dulkių koncentracija didesnė nei leistina pagal sanitarinius standartus).
Gaisro detektoriai dūmų 215 dūmų optinis 217 tiesinis tūrinis 221 maksimalus skirtumas
Diferencialinis stiprintuvas yra gerai žinoma grandinė, naudojama įtampos skirtumui tarp dviejų įvesties signalų sustiprinti. Idealiu atveju išvesties signalas nepriklauso nuo kiekvieno įvesties signalo lygio, o nustatomas tik pagal jų skirtumą. Kai abiejų įėjimų signalo lygiai kinta vienu metu, toks įvesties signalo pokytis vadinamas faze. Diferencinis arba diferencinis įvesties signalas taip pat vadinamas normaliu arba naudingu. Geras diferencialinis stiprintuvas turi aukštą bendrojo režimo atmetimą (CMRR), kuris yra pageidaujamo išėjimo signalo ir bendrojo režimo išvesties signalo santykis, darant prielaidą, kad norimas įvesties signalas ir bendrojo režimo įvestis yra vienodos amplitudės. Paprastai KRR matuojamas decibelais. Bendrojo režimo įvesties signalo diapazonas apibrėžia priimtinus įtampos lygius, kurių atžvilgiu įvesties signalas turėtų keistis.
Diferencialiniai stiprintuvai naudojami tais atvejais, kai silpni signalai gali prarasti triukšmo fone. Tokių signalų pavyzdžiai yra skaitmeniniai signalai, perduodami ilgais kabeliais (kabelis dažniausiai susideda iš dviejų susuktų laidų), garso signalai (radijotechnikoje terminas „subalansuota“ varža paprastai siejama su 600 omų diferencine varža), RF signalai ( dvilaidis kabelis yra diferencinis), įtampos elektrokardiograma, signalai informacijai nuskaityti iš magnetinės atminties ir daugelis kitų.
Ryžiai. 2.67. Klasikinis tranzistorinis diferencialinis stiprintuvas.
Diferencialinis stiprintuvas priėmimo gale atkuria pradinį signalą, jei bendro režimo triukšmas nėra labai didelis. Diferencialiniai etapai plačiai naudojami operacinių stiprintuvų konstrukcijoje, kuriuos aptarsime toliau. Jie vaidina svarbų vaidmenį kuriant nuolatinės srovės stiprintuvus (kurie sustiprina dažnius iki nuolatinės srovės, t. y. nenaudoja kondensatorių tarppakopiniam sujungimui): jų simetriška grandinė iš prigimties pritaikyta kompensuoti temperatūros pokytį.
Fig. 2.67 parodyta pagrindinė diferencialinio stiprintuvo grandinė. Išėjimo įtampa matuojama viename iš kolektorių, atsižvelgiant į įžeminimo potencialą; toks stiprintuvas vadinamas vieno poliaus išėjimo grandine arba skirtingu stiprintuvu ir yra plačiausiai naudojamas. Šį stiprintuvą galima įsivaizduoti kaip įrenginį, kuris sustiprina diferencialinį signalą ir paverčia jį vieno galo signalu, su kuriuo gali dirbti įprastos grandinės (įtampos kartotuvai, srovės šaltiniai ir kt.). Jei reikia diferencialinio signalo, jis pašalinamas tarp kolektorių.
Koks šios grandinės pranašumas? Tai lengva apskaičiuoti: tarkime, į įėjimą nukreipiamas diferencinis signalas, o įtampa 1 įėjime padidėja tam tikru dydžiu (įtampos pokytis mažam signalui įvesties atžvilgiu).
Kol abu tranzistoriai veikia aktyviu režimu, taško A potencialas yra fiksuotas. Stiprinimą galima nustatyti kaip ir vieno tranzistoriaus stiprintuvo atveju, jei pastebėsite, kad įvesties signalas du kartus taikomas bet kurio tranzistoriaus bazinio emiterio sankryžoje:. Rezistoriaus varža paprastai yra maža (100 omų ar mažiau), o kartais šio rezistoriaus visai nėra. Diferencinė įtampa paprastai padidinama kelis šimtus kartų.
Norint nustatyti bendrojo režimo signalo stiprinimą, tie patys signalai turi būti perduodami abiem stiprintuvo įvestims. Jei atidžiai apsvarstysite šį atvejį (ir prisiminsite, kad abi emiterio srovės teka per rezistorių), gausite. Mes nepaisome pasipriešinimo, nes rezistorius paprastai pasirenkamas didelis - jo varža yra bent keli tūkstančiai omų. Tiesą sakant, pasipriešinimo taip pat galima nepaisyti. KRR yra maždaug lygus. Tipiškas diferencialinio stiprintuvo pavyzdys yra grandinė, parodyta Fig. 2.68. Pažiūrėkime, kaip tai veikia.
Rezistoriaus varža parenkama taip, kad kolektoriaus ramybės srovė būtų lygi. Kaip įprasta, kolektoriaus potencialas nustatomas į 0,5, kad būtų pasiektas didžiausias dinaminis diapazonas. Tranzistorius neturi kolektoriaus rezistoriaus, nes jo išėjimo signalas yra paimtas iš kito tranzistoriaus kolektoriaus. Rezistoriaus varža parenkama tokia, kad bendra srovė būtų lygi ir tolygiai paskirstyta tarp tranzistorių, kai įėjimo (diferencialinis) signalas lygus nuliui.
Ryžiai. 2.68. Diferencialinio stiprintuvo charakteristikų skaičiavimas.
Pagal ką tik išvestas formules diferencinio signalo stiprinimas yra 30, o bendrojo režimo stiprinimas yra 0,5. Jei iš grandinės neįtrauksime 1,0 kΩ rezistorių, tai diferencinio signalo stiprinimas taps 150, bet įėjimo (diferencinė) varža sumažės nuo 250 iki 50 kΩ (jei reikia, kad šios varžos reikšmė būtų eilės tvarka megomų, tada įvesties etape galima naudoti Darlingtono tranzistorius).
Prisiminkite, kad vienpusiame stiprintuve su įžemintu emiteriu, kai ramybės būsenos išėjimo įtampa yra 0,5, didžiausias stiprinimas yra išreikštas voltais. Diferencialiniame stiprintuve didžiausias diferencinis stiprinimas (perpus mažesnis, t. y. skaitiniu požiūriu lygus dvidešimt kartų įtampos kritimui per kolektoriaus rezistorių, pasirinkus panašų veikimo tašką).
2.13 pratimas. Įsitikinkite, kad rodomi santykiai yra teisingi. Sukurkite diferencialinį stiprintuvą pagal savo poreikius.
Diferencialinis stiprintuvas gali būti vaizdžiai vadinamas „ilgai uodegos pora“, nes jei rezistoriaus ilgis ant simbolio yra proporcingas jo varžos vertei, grandinė gali būti pavaizduota taip, kaip parodyta fig. 2.69. Ilga uodega apibrėžia bendrojo režimo signalo atmetimą, o mažos tarp emiterių sujungimo varžos (įskaitant emiterio vidinę varžą) – diferencialinio signalo stiprinimą.
Poslinkis naudojant srovės šaltinį.
Diferencialinio stiprintuvo bendrojo režimo stiprinimą galima labai sumažinti pakeitus rezistorių srovės šaltiniu. Dėl to RMS pasipriešinimas bus labai didelis, o bendrojo režimo stiprinimas bus susilpnintas iki beveik nulio. Įsivaizduokite, kad įvestyje veikia bendrojo režimo signalas; srovės šaltinis emiterio grandinėje išlaiko bendrą emiterio srovę pastovią, ir ji (dėl grandinės simetrijos) yra tolygiai paskirstyta tarp dviejų kolektoriaus grandinių. Todėl signalas grandinės išėjime nesikeičia. Tokios schemos pavyzdys parodytas fig. 2.70. Šiai grandinei, kurioje naudojama monolitinė tipo tranzistorių pora (tranzistoriai ir) ir tokio tipo srovės šaltinis, CMRR reikšmė nustatoma pagal santykį dB). Įvesties bendrojo režimo diapazonas ribojamas iki -12 ir; apatinę ribą lemia srovės šaltinio veikimo diapazonas emiterio grandinėje, o viršutinė – ramybės būsenos kolektoriaus įtampa.
Ryžiai. 2.70. Diferencialinio stiprintuvo KRR padidinimas naudojant srovės šaltinį.
Atminkite, kad šis stiprintuvas, kaip ir visi tranzistoriniai stiprintuvai, turi turėti nuolatinės srovės poslinkio grandines. Jei, pavyzdžiui, tarppakopiniam ryšiui įėjime naudojamas kondensatorius, tuomet turi būti įtraukti įžeminti baziniai rezistoriai. Kitas įspėjimas ypač taikomas diferencialiniams stiprintuvams be emiterio rezistorių: bipoliniai tranzistoriai gali atlaikyti ne daugiau kaip 6 V atvirkštinį poslinkį bazės ir emiterio sandūroje, tada įvyksta gedimas; todėl įėjimui padėjus didesnę diferencinę įėjimo įtampą, įėjimo pakopa bus sunaikinta (jei nėra emiterio rezistorių). Emiterio rezistorius riboja pertraukimo srovę ir neleidžia sunaikinti grandinės, tačiau tokiu atveju gali pablogėti tranzistorių charakteristikos (koeficientas, triukšmas ir kt.). Bet kuriuo atveju įvesties varža žymiai sumažėja, jei atsiranda atvirkštinis laidumas.
Diferencialinės grandinės taikymas nuolatinės srovės stiprintuvuose su vieno poliaus išėjimu.
Diferencialinis stiprintuvas gali puikiai veikti kaip nuolatinės srovės stiprintuvas net ir su nesubalansuotais (vienpusiais) įvesties signalais. Tam reikia įžeminti vieną iš jo įėjimų, o į kitą nusiųsti signalą (2.71 pav.). Ar galima iš grandinės neįtraukti „nenaudojamo“ tranzistoriaus? Nr. Diferencialinė grandinė kompensuoja temperatūros poslinkį, o net kai vienas įėjimas yra įžemintas, tranzistorius atlieka tam tikrą funkciją: kintant temperatūrai, įtampa pasikeičia tiek pat, o išėjimo ir grandinės balanso nesikeičia. nėra sutrikęs. Tai reiškia, kad įtampos pokytis nėra sustiprinamas Kdif koeficientu (jo padidėjimą lemia Ksinf koeficientas, kurį galima sumažinti beveik iki nulio). Be to, abipusis įtampų kompensavimas lemia tai, kad įėjime nereikia atsižvelgti į 0,6 V įtampos kritimą. Tokio nuolatinės srovės stiprintuvo kokybė pablogėja tik dėl įtampų ar jų temperatūros koeficientų neatitikimo. . Pramonė gamina tranzistorių poras ir integruotus diferencialinius stiprintuvus su labai aukštu suderinimo laipsniu (pavyzdžiui, standartiškai suderintai monolitinei n-p-n tipo tranzistorių porai įtampos poslinkis nustatomas pagal vertę arba per mėnesį).
Ryžiai. 2.71. Diferencialinis stiprintuvas gali veikti kaip tikslus nuolatinės srovės stiprintuvas su vieno poliaus išėjimu.
Ankstesnėje diagramoje galite įžeminti bet kurią išvestį. Priklausomai nuo to, kuri įvestis yra įžeminta, stiprintuvas invertuos signalą arba ne. (Tačiau dėl Millerio efekto, kuris bus aptartas 2.19 skyriuje, čia parodyta grandinė yra tinkamesnė aukšto dažnio diapazonui). Pateikta grandinė yra neinvertuojanti, tai reiškia, kad invertuojantis įėjimas yra joje įžemintas. Diferencialinių stiprintuvų terminija taip pat taikoma operaciniams stiprintuvams, kurie yra tie patys didelio stiprinimo diferencialiniai stiprintuvai.
Srovės veidrodžio naudojimas kaip aktyvioji apkrova.
Kartais pageidautina, kad vienos pakopos diferencialinis stiprintuvas, kaip paprastas emiterio įžemintas stiprintuvas, turėtų didelį stiprinimą. Gražus sprendimas yra srovės veidrodžio panaudojimas kaip aktyvioji stiprintuvo apkrova (2.72 pav.). Tranzistoriai sudaro diferencinę porą su srovės šaltiniu emiterio grandinėje. Tranzistoriai, sudarantys srovės veidrodį, veikia kaip kolektoriaus apkrova. Tai užtikrina didelę kolektoriaus apkrovos varžos vertę, dėl kurios įtampos padidėjimas yra 5000 ir didesnis, jei stiprintuvo išėjime nėra apkrovos. Toks stiprintuvas, kaip taisyklė, naudojamas tik grandinėse, kuriose yra grįžtamojo ryšio kilpa, arba lyginamuosiuose įrenginiuose (juos apsvarstysime kitame skyriuje). Atminkite, kad tokio stiprintuvo apkrova turi turėti didelę varžą, kitaip stiprinimas bus žymiai susilpnėjęs.
Ryžiai. 2.72. Diferencialinis stiprintuvas su srovės veidrodžiu kaip aktyvioji apkrova.
