Привет всем, кто любит схемотехнику! Меня радует ваш интерес к теме и придаёт мотивации продолжать. В прошлой публикации мы познакомились с основами дифференциальной передачи сигнала.
Сегодня я хочу рассказать о входном дифференциальном каскаде на биполярных транзисторах, который стал фундаментом для развития операционных усилителей. Этот каскад обладает множеством достоинств и при этом схемотехнически красив и элегантен.
Зачем он нужен?
Я уже приводил эту аналогию в одной из статей, но она слишком хороша как наглядная иллюстрация, и придётся повториться.
Дифференциальный вход похож на руль велосипеда. Если в равной мере тянуть левую и правую рукоятку, руль не повернётся: он реагирует только на разность усилий, прилагаемых к сторонам.
Тем же образом работают рычажные весы: если на чашки положить одинаковую массу, то коромысло остановится в горизонтальном положении. Добавление и изымание равных частей от обеих масс сохранит баланс.
Забавно, что у этих аналогий есть ещё один неочевидный плюс. И весы, и руль имеют прочностный предел и могут физически сломаться от слишком высокой нагрузки на оба конца. Так же и реальный усилитель может необратимо разрушиться при слишком высоком уровне синфазного сигнала.
Дифференциальный каскад
Давайте взглянем на упрощённую схему. С первого взгляда заметна её симметрия.
Транзисторы включены по схеме с общим эмиттером, но их эмиттерные токи соединяются в одном узле, и ток далее протекает через источник тока. Под источником тока подразумевается некий обобщённый схемотехнический блок, задача которого — регулировать своё внутреннее сопротивление так, чтобы через выводы протекал ток неизменного значения. (В реальных схемах возможности таких источников тока ограничены, и у них нет собственного источника ЭДС).
Базы обоих транзисторов — это входы. А полезный и усиленный сигнал снимается с коллекторов.
Вы, наверняка, без труда узнаете пару усилителей из прошлых статей, эмиттеры которых подключены не на минусовую шину питания, а в общий узел. Обратите внимание на то, что в схеме два полюса питания: +12 вольт (Vcc), -12 вольт (Vee) и общий провод (GND).
Раздельное питание в подобных схемах является большим благом, так как позволяет создать энергетическую возможность для усилителя работать в области отрицательных значений сигнала. И это упрощает задание смещения по постоянному току.
Автоматическая термокомпенсация — хорошее свойство дифференциального каскада. Изменение падения напряжения на переходе база-эмиттер при изменении температуры происходит одинаково для обоих транзисторов (особенно если они выполнены на одном кристалле).
Кстати, важно упомянуть: к транзисторам диффпары предъявляются особые требования соответствия физических и электрических параметров. Их создают на едином кристаллическом субстрате. Расположенные рядом, они формируются в единых локальных физических и химических условиях (которые могут меняться даже в пределах единого процесса обработки большой кремниевой заготовки).
Как видно, каскад имеет два входа и два выхода. Чаще всего выход используется один, и схему можно изобразить чуть иначе.
Можно ещё внести изменение. Обратите внимание, что у левого транзистора пропал коллекторный резистор.
Задача R коллектора — преобразовать коллекторный ток в выходное напряжение. Если сигнал снимается с одного коллектора VT2 (правого по схеме), то коллекторный резистор соседа можно убрать, он не повлияет на работу транзистора, потому что транзистор находится в активном режиме и его ток управляется потенциалом базы. (Если говорить точнее, надёжно управлять транзистором через регулировку потенциала базы мы можем в случае, если имеется эмиттерный резистор, вносящий отрицательную обратную связь по току ценой снижения коэффициента усиления).
Без коллекторного резистора потенциал коллектора всегда равен Uкк (12 вольт в нашем случае).
Источник тока
Постоянство суммы токов обоих транзисторов обеспечивает источник тока в точке соединения транзисторных эмиттеров.
При равенстве значения напряжений на базах транзисторов коллекторные токи распределяются поровну и равны друг другу. Это равенство не изменится, если на базах увеличить или уменьшить напряжение в равной степени.
В шутку можно назвать верхний полюс источника тока (который обращён к эмиттерам диффкаскада) «точкой битвы» двух токов транзисторов. Какими бы они ни были, в источник тока может втекать определённое значение, не больше и не меньше.
Для лучшего коэффициента ослабления синфазного сигнала (КОСС) источник тока должен стремиться к «идеальному», обладающему бесконечным внутренним сопротивлением.
Возможно, читатель удивится, как может быть, что через источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением протекает ток.
Речь идёт о так называемом дифференциальном сопротивлении (иногда говорят активной нагрузке), и это понятие достойно отдельного разговора.
Если рассказать обобщённо, это не похоже на сопротивление пассивного резистора, выглядящее на вольт-амперной характеристике (ВАХ) как наклонная линия.
ВАХ идеального активной нагрузки выглядит как горизонтальная линия. Изменение напряжения никак не меняет значение тока.
Я предлагаю рассмотреть генератор тока на биполярном транзисторе. О свойстве транзистора стабилизировать ток в активном режиме написано в статье, посвящённой его рабочей точке.
Если кратко, суть очень простая: у нас есть эмиттерный повторитель. Мы устанавливаем напряжение на эмиттерном резисторе такое, какое нам нужно, при помощи делителя напряжения на базе. Как работает повторитель можно прочитать тут.
Я изобразил два идентичных источника тока, различается только точка, которую мы принимаем за нулевое значение. Слева наш внутрисхемный случай, справа — с привычным видом однополярного питания с заземлёнными эмиттерами.
Транзистор в таком виде становится со стороны коллектора генератором тока для части схемы, расположенной выше. Объединим его с диффкаскадом.
В схеме я установил источники синфазной помехи частотой 50 герц и амплитудой 200 милливольт на оба входа. Источник полезного сигнала амплитудой 10 милливольт (между прочим, полезный сигнал меньше помехи в 20 раз!). И схема восстанавливает сигнал.
Дисклеймер. Номиналы резисторов слегка отличаются от предыдущих схем, это не принципиально. Я придерживаюсь порицаемой некоторыми читателями практики интуитивной подгонки номиналов с контролем режимов без предварительных расчётов. Сразу хочу предупредить: так не стоит делать, если вы хотите создавать электронные устройства, от работы которых зависит жизнь и безопасность людей. А для хоббийного уровня — в самый раз. Тем более вы можете с полученными эмпирическими знаниями разобраться в матчасти уже с точки зрения математической модели.
Я использовал SPICE-default модели биполярных транзисторов в браузерном симуляторе Circuitjs. В применяющемся в промышленности симуляторе электроцепей SPICE схема работает корректно, но требует некоторой корректировки номиналов. Из моего малого опыта использования обоих симуляторов, в целом, режимы устанавливаются близкие.
Полная модель
В предыдущей статье мы собрали схему с расщепителем фазы на одном транзисторе и моделью линии передачи, в которую вклинивалась помеха на отдельном генераторе. Давайте соединим её с диффкаскадом, который рассмотрели выше.
Внимание: в прошлой схеме помеха была 50 Герц, а в этой — 18 килогерц; это сделано для наглядности, чтобы при исчерпании возможностей схемы подавлять синфазную помеху в сигнале проявлялся частокол. Попробуйте сами это увидеть — там есть ползунок уровня помехи.
Практическая реализация
В прошлой статье я дал необоснованное обещание сделать схему в железе. Но чем дольше я с ней возился в симуляторе, тем меньше хотел воплощать. Есть несколько соображений:
Основная проблема в подборе похожих по свойствам транзисторов. Если у вас нет заводской пары согласованных транзисторов (не очень часто встречающаяся радиодеталь), вам придётся перелопатить многие десятки, измеряя параметры, записывая их и подбирая схожие в пару. В какой-то момент мне пришла идея использовать для этой цели микросхему, известную хоббистам цифровой электроники — ULN2003A. Но это моё предположение, не проверенное на практике.
Жалко времени, деталей, текстолита на учебную схему, которую проще изучать в симуляторе.
Если хочется создать самодельный дифференциальный усилитель и настроить его, лучше делать уже готовый блок усилителя, без расщепителя и модели линии.
Заключение
Надеюсь, и у вас появляется ощущение того, что любую сложную схему можно понять, декомпозировав её работу до отдельных узлов.
Предлагаю проверить себя и попытаться ответить на вопросы, глядя на предоставленную упрощённую схему операционного усилителя P65, который продавался в виде отдельного экранированного блока с плоским разъёмом.
Как реализовано смещение баз транзисторов диффкаскада?
Почему вместо источника тока один резистор, разве так можно?
P.S.: Если кому-то захочется лучшего понимания, математически оформленных закономерностей и подробнее разобраться в вопросе, рекомендую цикл лекций «Основы радиотехники» МФТИ (тема публикации объясняется на девятом занятии).
© 2025 ООО «МТ ФИНАНС»
Комментарии (93)
aax
27.08.2025 09:37Возможно, читатель удивится, как может быть, что через источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением протекает ток.
Речь идёт о так называемом активном сопротивлении, и это понятие достойно отдельного разговора.Бесконечное активное сопротивление(по определению) - это физический разрыв цепи.
Статья - кривой перевод сделанный искуственным интеллектом.
ВУЗе такой ответ без вариантов достоин пересдачи.
ermouth
27.08.2025 09:37Про бесконечное внутреннее сопротивление источника тока – читаем Википедию например. https://ru.m.wikipedia.org/wiki/Источник_тока
mayorovp
27.08.2025 09:37Никто не спорит что сопротивление ИИТ бесконечное. Проблема в том, "активное сопротивление" - вообще не тот термин, который поможет тут в понимании.
Тут надо или вспоминать чем закон Ома для неоднородного участка цепи отличается от обычного закона Ома, или вводить дифференциальное сопротивление. Вероятно, автор имел в виду второе, но не вполне понятно как их вообще можно было перепутать.
aax
27.08.2025 09:37Вероятно, автор имел в виду второе, но не вполне понятно как их вообще можно было перепутать
Кривой машинный перевод. Да и тут скорей не "автор"(даже перевода), а "копирайтер". И тогда, как раз, все становиться понятно.
ermouth
27.08.2025 09:37Я с этим автором знаком лично, и написано тут всё им, и он реально сам разбирается и всё своими руками делает. Так что насчёт переводов, ИИ и прочих домыслов – вам померещилось.
aax
27.08.2025 09:37По критерию "результат"(в данном случае это качество публикации), это никак не меняет дело.
Один уровень, это учиться самому, другой уровень компетенций, излагать материал для других, а как раз в этом автор умудрился заблудиться в трех соснах, круче только ток перепутать с напряжением.
engine9 Автор
27.08.2025 09:37Ну я и не учился в профильном вузе, а учился на стоматолога.
Под "активным сопротивлением" имел в виду дифференциальное.aax
27.08.2025 09:37По критерию "результат"(в данном случае это качество публикации), это согласитесь никак не меняет дело.
Один уровень, это учиться самому, другой уровень компетенций, излагать материал для других. Просто представьте себе, что новичок будет учиться по Вашей публикации. Ложка дегтя портит бочку меда, и тут этот принцип полностью применим.
В целом учить других дело благородное, но перед тем как учить других, нужно гарантированно закрыть у себя пробелы в излагаемой теме. Например посмотреть подачу материала в хорошем профильном ВУЗе. Например эту подборку лекций в МФТИ по основам радиотехники.
https://www.youtube.com/watch?v=7KjJ26nVc9o&list=PLthfp5exSWEphKXCieHltL9mvY5CiUtnZ&index=2
Там же есть отсылка автора курса А.А. Григорьева к PDF-варианту его курса "Краткий экскурс в электронику". Он выложен, например, в популярной международной электронной бибилиотеке Z-Library(это домення зона *.onion) и легко там ищеться по встроенному поиску.
***************************************
Спасибо, что откликнулись на мою критику. В свою очередь стараюсь всегда придерживаться принципа "критикуешь - предлагай".
engine9 Автор
27.08.2025 09:37Понимаю вашу благородную ярость, но форма критики с оскорбленияими и обвинениями в нейросетевом переводе — полное говно.
aax
27.08.2025 09:37но форма критики с оскорбленияими и обвинениями в нейросетевом переводе — полное говно.
При всем уважении к Вашей ярости - по критерию "результат"(в данном случае это качество публикации), это идентично нейросетевому переводу.
С готовностью принимаю Вашу версию, и соотвественно приношу извинения - я был неправ, это не нейросетевой перевод, это Ваше сознательное видение вопроса.
ermouth
27.08.2025 09:37не вполне понятно как их вообще можно было перепутать
Автор на моей памяти просто ещё лет 15 назад хотел в этом всём разобраться – вот и начал разбираться как может. И молодец, по-моему, что разбирается.
aax
27.08.2025 09:37Конечно молодец, если учиться. Но один уровень, это учиться самому, другой уровень компетенций, излагать материал для других.
Во втором случае пересказ того в чем сам пока не разобрался мягко говоря не желателен. Просто представьте себе, что новичок будет учиться по этой публикации и будет так же, говоря образно, путать круглое с зеленым.
ermouth
27.08.2025 09:37мягко говоря не желателен
Это ваше частное мнение, такого же качества, как предыдущие домыслы про ИИ, перевод и проч. Перед тем как раздавать советы что и кому публиковать, будьте любезны применять свои правила к своим комментам.
Огульные обвинения и придирки больше говорят о вас, чем о публикации, и оценены соответствующе.
aax
27.08.2025 09:37Наделение источника тока свойством бесконечное активного сопротивления, это грубая ошибка, поддающаяся объективной верификации. К слову, не только я на это внимание обратил. Внизу например скрин тоже на эту тему. Если почитаете ветку то и еще подобное найдете.
А давать или не давать советы в комментах, это каждый сам для себя решает, Вы например тоже советуете.
engine9 Автор
27.08.2025 09:3770% эмоциональной ответной реакции вызывает форма вашего общения, а не его смысл.
P.S.: Уже сегодня понял причину ошибки. Перепутал термины, активное сопротивление и активная нагрузка.
mayorovp
27.08.2025 09:37Наделение источника тока свойством бесконечное активного сопротивления, это грубая ошибка
Вообще-то нет, это не ошибка, тут уже вы запутались. Внутреннее сопротивление источника тоже можно разделить (в смысле классификации) на активное, реактивное и полное (и до кучи ввести внутренний импеданс). И, согласно тому как работает русский язык, активное внутреннее сопротивление вполне допустимо назвать просто активным сопротивлением.
Ошибкой является именно объяснение "внутреннее сопротивление бесконечно потому что оно активное", потому что упоминание активности тут ничего не объясняет, а лишь запутывает.
aax
27.08.2025 09:37Наделение источника тока свойством бесконечное активного сопротивления, это грубая ошибка, потому что ток такого "источника" при любом напряжении равен нулю, а не как показано на графике в публикации.
Как отмечал выше это будет просто разрывом в цепи. Другими словами, говоря более популярно ток от этого "источника" Вы просто не сможете получить.
mayorovp
27.08.2025 09:37потому что ток такого "источника" при любом напряжении равен нулю
С чего бы? Закон Ома для неоднородного участка цепи работает не так.
aax
27.08.2025 09:37Закон Ома для неоднородного участка цепи с точки зрения инженера-радиофизика с классическим университетским образованием(например моей) выглядит как показано на скрине. Соотвественно при бесконечном значении активного сопротивления двухполюсника(которому, в формуле Закона Ома, по определению, и соотвествует латинская буква R), ток при таком "источнике тока" будет отсуствовать всегда т.е. при любом значении U₁₂.
Да и судя по плюсу на Вашем изначально неверном утверждении, безграмотные "обучающие статьи", по грубым ошибкам в лучшем случае соотвествующие нейросетевому переводу даже изначально статьи грамотной, дают свой негативный эффект.
mayorovp
27.08.2025 09:37Вы не учли, что ЭДС идеального источника тока бесконечна, соответственно, напряжение на виртуальном резисторе тоже бесконечное, а потому их отношение может быть равно чему угодно. И это самое "что угодно" для ИИТ постулируется как константа.
Ну и объяснение по вашей ссылке такое себе. Всё-таки эквивалентные схемы нам не даны свыше, а выведены исходя из физических законов, а потому вывод физических законов исходя из эквивалентных схем - просто затычка для любопытства, которая на самом деле ничего не объясняет.
Настоящий закон Ома для неоднородного участка цепи выглядит так:
, откуда получаем 
. Важно, что все три параметра относятся к одному и тому же участку, здесь нет никакого отдельного ИИН и отдельного резистора. Также важно что R в этой формуле самое настоящее активное сопротивление (если рассматривать постоянный ток).Теперь если ввести параметр
- получим формулу источника тока, 
. Ну а тут уже хорошо видно, что для получения ИИТ надо устремить R к бесконечности.
aax
27.08.2025 09:37Ваша формула это просто вариант записи Закона Ома физическая суть которого, что есть класс двухполюсников(описываемые едиственным параметром константой R, называемомо активным сопротивлением) для которых отношение напряжения и тока всегда равно этой константе. Или говоря более популярно зная сопротивление резистора R(который и есть "активное сопротивление" величины R), однажды один раз измерив напряжение и ток на резисторе, мы будем всегда знать их отношение - оно всегда равно R.
Это собственно закон Ома. Теперь про ваши сугубо математические стремления к бесконечности - устремив, в теории и то и другое, к бесконечности мы получим неопределенность, которая константой не являеться. Устремив к бесконечности только R отсуствие тока.
А если говорить о комментируемой статье там и близко нет бесконечных напряжений(иначе схема сгорит). А стабилизация тока в схемах основываеться на нелинейных свойствах полупроводниковых компонентов, которые по определению, законом к которому вы аппелируете не описываються.
mayorovp
27.08.2025 09:37устремив, в теории и то и другое, к бесконечности мы получим неопределенность, которая константой не являеться.
Неопределённость - это не число, а признак что посчитать предел "в лоб" не получилось. Неопределённость не означает, что предел нельзя посчитать другим способом.
Кстати, бесконечность тоже не число, а лишь возможное направление стремления.
А если говорить о комментируемой статье там и близко нет бесконечных напряжений(иначе схема сгорит).
Напряжение на виртуальном элементе, введённом в рамках эквивалентной схемы - тоже виртуальное, само по себе оно ничего сжечь не может.
А стабилизация тока в схемах основываеться на нелинейных свойствах полупроводниковых компонентов, которые по определению, законом к которому вы аппелируете не описываються.
Ну разумеется. А ещё, представьте себе, идеальных источников тока не существует. Как, к слову, и идеальных источников напряжения. Но это не мешает обсуждать их свойства, как и не помешало вам нарисовать ИИН на схеме парой комментариев выше.
aax
27.08.2025 09:371). Еще раз самая суть - стабилизация тока в схеме основываеться на нелинейных свойствах полупроводниковых компонентов, которые по определению, законом Ома к которому вы аппелируете не описываються.
2). По практике - разрыв цепи это и есть бесконечное активное сопротивление в практичекой реализации, соотвественно тока на практике тоже не будет. Пример выключатель.
mayorovp
27.08.2025 09:37Еще раз самая суть - стабилизация тока в схеме основываеться на нелинейных свойствах полупроводниковых компонентов, которые по определению, законом Ома к которому вы аппелируете не описываються.
Ещё раз - нет никакой разницы на чём там схема основана, при обсуждении её свойств важны эти самые её свойства.
По практике - разрыв цепи это и есть бесконечное активное сопротивление в практичекой реализации, соотвественно тока на практике тоже не будет. Пример выключатель.
Выключатель не является источником тока, хреновый из него пример.
aax
27.08.2025 09:37Выключатель не является источником тока, хреновый из него пример.
Разомкнутый выключатель, по определению, это бесконечное активное сопротивление на практике. Все остальное Вы сами написали
mayorovp
27.08.2025 09:37Разомкнутый выключатель, по определению, это бесконечное активное сопротивление на практике.
Но не любое бесконечное активное сопротивление является разомкнутым выключателем.
aax
27.08.2025 09:37Но не любое бесконечное активное сопротивление является разомкнутым выключателем.
Совершенно с Вами согласен, на практике это может быть к примеру и перерезанный провод, и любой другой способ на практике разорвать электиричесую цепь.
А общее в то, что тока на практике не будет.
aax
27.08.2025 09:37Если это ИИТ - то будет.
На практике тоже не будет. В теории вы можете конечно создать ИИТ мечущий громы и молнии на Марсе, через космический ваккум, для практических источников тока как только вы обеспечите достаточную электрическую прочность разрыва цепи тока не будет.
aax
27.08.2025 09:37Приложите свою схему, и скажите, что вней считать двумя точками для внешнего подключения к этому черному ящику(между которыми мы ожидаем протекание стабильного тока), а что считать внутренними эквивалетными составляющими черного ящика. Замечу что важны внешние характеристики черного ящика "дающего ток".
mayorovp
27.08.2025 09:37Причём тут вообще схема, когда обсуждается один-единственный неделимый элемент этой схемы?
aax
27.08.2025 09:37Причём тут вообще схема, когда обсуждается один-единственный неделимый элемент этой схемы?
Только притом, что вы вначале предложили схему считать неделимиым черным ящиком.
JBFW
27.08.2025 09:37То есть как это не описываются?
Мы это 5 лет считали по формулам. Другой вопрос что там и сопротивление не константа, и ток меняется во времени
aax
27.08.2025 09:37Физический смысл Закона Ома, что есть класс двухполюсников(описываемые едиственным параметром константой R, называемомо активным сопротивлением) для которых отношение напряжения и тока всегда равно этой константе. Или говоря более популярно зная сопротивление резистора R(который и есть "активное сопротивление" величины R), однажды один раз измерив напряжение и ток на резисторе, мы будем всегда знать их отношение - оно всегда равно R.
В вашем случае "эквивалент" активным сопротивлением не являеться. У Вас "элемент с нелинейной ВАХ"
mayorovp
27.08.2025 09:37Ну и если вы настаиваете на использовании эквивалентных схем, то вот вам эквивалентная схема реального источника тока:
Реальный источник тока Как видно, при для получения идеального источника тока нам действительно нужен разрыв цепи на месте резистора.
aax
27.08.2025 09:37Если придерживаться общепринятых обозначений, то сверху идеальный(без внутреннего сопротивления) источник напряжения(которое у него всегда равно ЭДС), снизу резистор.
Все описываеться законом ома - если сделаем спротивление резистора бесконечным(на практике отключаем один хотя бы вывод резистора от источника) и тока не будет.
engine9 Автор
27.08.2025 09:37По-моему вы упёрлись и продолжаете спорить исходя из ошибочно применённого термина, когда подразумевалось "дифференциальное сопротивление" активной нагрузки.
И да, я не против исправления ошибки в тексте, т.к. не хочу вводить никого в заблуждение.
Проблема в том, что электроника значительно сложнее, чем её можно описать в одной статье и неизбежно приходится знание делить на "этажи" из абстракций.
aax
27.08.2025 09:37Вы полностью правы. Поскольку это грубая ошибка, ибо смысл текста меняеться радикально.
Это все равно как "увидел танк" и "увидел танкер". Звучит очень похоже, а смысл написанного уже совершенно другой.
mayorovp
27.08.2025 09:37Да, извиняюсь, запутался в обозначениях. Хотя теорию я всю помню, сами обозначения я давно забыл, а Википедия меня несколько обманула. Я поправил картинку выше, надеюсь теперь будет правильно.
сверху идеальный(без внутреннего сопротивления) источник напряжения(которое у него всегда равно ЭДС)
Нет, сверху я рисовал идеальный источник тока.
Все описываеться законом ома - если сделаем спротивление резистора бесконечным(на практике отключаем один хотя бы вывод резистора от источника) и тока не будет.
Тока через резистор - разумеется не будет. Но виртуальный ток, текущий через виртуальный резистор на эквивалентной схеме, никого не интересует. Интересны внешние параметры двухполюсника.
aax
27.08.2025 09:37Если у Вас, по определению, сверху идеализированная математическая модель источника тока, то внешнее актвное сопротивление, вообще на величину тока не влияет, оно тут к значению тока идеального источника совершенно не причем даже в теории меняя сопротивление резистора вы измените сопротивление напряжение на резисторе.
А еще схеме в статье идет речь о практической реализации источника тока, и верхнюю часть картинки туда не вставить.
mayorovp
27.08.2025 09:37Если у Вас, по определению, сверху идеализированная математическая модель источника тока, то внешнее актвное сопротивление, вообще на величину тока не влияет
Причём тут вообще внешнее сопротивление?
А еще схеме в статье идет речь о практической реализации источника тока, и верхнюю часть картинки туда не вставить.
Да какая вообще разница-то что в статье было написано, блин?
Мы тут сейчас обсуждаем терминологию, а не статью.
aax
27.08.2025 09:37О терминологии - речь шла о "бесконечном активном сопротивлении" применительно к характеристике источника тока, а не его внешнего обвеса, коим у вас являеться резистор снизу.
А ваш источник тока он на схеме сверху и это по определению некий идеализированный черный ящик, вообще не имеющий такого параметра как "активное сопротивление".
mayorovp
27.08.2025 09:37О терминологии - речь шла о "бесконечном активном сопротивлении" применительно к характеристике источника тока, а не его внешнего обвеса, коим у вас являеться резистор снизу.
Алло! Это схема является эквивалентной схемой РИТ, на ней нет внешних элементов!
А ваш источник тока он на схеме сверху и это по определению некий идеализированный черный ящик, вообще не имеющий такого параметра как "активное сопротивление".
Зато такой параметр есть у РИТ. Теперь вопрос - что нужно сделать, чтобы из РИТ получить ИИТ? Ответ: "откусить" резистор. А какое сопротивление у "откушенного" резистора? Бесконечное.
Следовательно, РИТ с бесконечным внутренним активным сопротивлением - это ИИТ. Следовательно, ИИТ - это РИТ с бесконечным внутренним активным сопротивлением. Следовательно, можно сказать что у ИИТ бесконечное внутреннее активное сопротивление.
aax
27.08.2025 09:37Это схема является эквивалентной схемой РИТ, на ней нет внешних элементов!
Если рассматривать эту схему как монолит, то это идеализованный(имеющий в отличии от идеального внутреннее сопротвление) источник НАПРЯЖЕНИЯ, которое, внешней без нагрузки, равно силе тока источника идеального тока умноженной на сопротивление резистора. Во вне, даже в теории, такая схема стабильный ток не генерирует.
Только и всего. Учите матчасть более тщательно.
mayorovp
27.08.2025 09:37внешней без нагрузки, равно силе тока источника идеализованного тока умноженной на сопротивление резистора
Ага, а при коротком замыкании она выдаёт ток, равный силе тока внутреннего источника тока. Что дальше?
Во вне, даже в теории, такая схема стабильный ток не генерирует.
Однако, при устремлении R к бесконечности начинает его генерировать.
Только и всего. Учите матчасть более тщательно.
И вам того же.
aax
27.08.2025 09:37Однако, при устремлении R к бесконечности начинает его генерировать.
Теперь вы уже и сами догадались, что даже теоретически, надо ограничиться лишь источником тока, а резистор удалить(R к бесконечности в переводе на русский это удалить резистор).
Тоесть опять вернулись к одному идеальному элементу у которого нет такого параметра как "активное сопротивление".
mayorovp
27.08.2025 09:37Это не я догадался, это вы наконец-то прочитать смогли. Только забыли о чём спорили.
Вы согласны, что РИТ, у которого оторвали резистор, способен давать ток?
Если нет, то почему? Если да, то возвращаемся к вашему утверждению:
Как отмечал выше это будет просто разрывом в цепи. Другими словами, говоря более популярно ток от этого "источника" Вы просто не сможете получить.
Видите теперь проблему с этим рассуждением или нет?
aax
27.08.2025 09:37Спорили о неприменимости понятия "активное сопротивление" в конкретном месте практической схемы.
Попутно выяснили, что ваш "РИТ" не имеет регулировок, и не генерирует стабильный ток при ЛЮБЫХ конечных значениях активного сопротивления в составе предложенной вами эквивалентной схемы РИТ.
А еще попутно выяснили, что если применить в схеме, даже на уровне математической модели два идеализованных элемента - идеальный источник тока, нагруженный на бесконечное активное сопротивление получим неопределенность. Поскольку имеем две независимо стремящиеся к бесконечнсти величины(напряжение на выводах источника тока, без которого тока не будет, и сопротивления нагрузки ).
При практической же реализации, не подключенный к внешней нагрузке источник тока, после обеспечения электрической прочности разрыва его внешней цепи, большей чем максимальное напряжение, которое он может создать поддерживая ток(а в практических реализациях оно конечно), престанет генерировать ток.
mayorovp
27.08.2025 09:37Попутно выяснили, что ваш "РИТ" не имеет регулировок, и не генерирует стабильный ток при ЛЮБЫХ конечных значениях активного сопротивления в составе предложенной вами эквивалентной схемы РИТ.
Вы так пишете, как будто это что-то плохое.
идеальный источник тока, нагруженный на бесконечное активное сопротивление получим неопределенность
Откуда вы вообще взяли бесконечное активное сопротивление нагрузки?
А еще попутно выяснили, [...] получим неопределенность. Поскольку имеем две независимо стремящиеся к бесконечнсти величины
Откуда вы только что взяли, что две величины стремятся независимо?
При практической же реализации, не подключенный к внешней нагрузке источник тока [...]
…и что из этого следует?
JBFW
27.08.2025 09:37Идеальный источник тока - это не кусочек схемы с каким-то там сопротивлением, а абстракция, точка, создающая фиксированный ток.
Она не имеет ни сопротивления, ни напряжения - только ток. Потому и идеальна. Напряжение создаётся на нагрузке, через которую этот ток протекает, а ток равен заданному значению в момент времени.
Другой вопрос, что если строить схему, в которой идеальный источник тока питает произвольную нагрузку - то, так как напряжение на нагрузке определяется только током и ее сопротивлением - источник способен создавать любое необходимое напряжение, от 0 до бесконечности, именно поэтому можно считать что его сопротивление бесконечно, но вообще говоря это неприменимо к абстракции.
Примерно как диаметр точки, ширина прямой и толщина плоскости - в реальном мире это есть, но если мы рассматриваем геометрическую задачу то всего этого нет.
mayorovp
27.08.2025 09:37можно считать что его сопротивление бесконечно, но вообще говоря это неприменимо к абстракции
Если в какой-то момент вы пожелаете применить общий алгоритм решения сети к частному случаю - то отмахнуться от вопроса "какое сопротивление участка цепи указывать" словами "ну это абстракция, у неё нет сопротивления" не получится.
Именно потому желательно по возможности всё же определить все эти параметры. К примеру, напряжение на ИИТ может быть произвольное (не путать с неопределённостью!), это полностью свободная переменная.
Примерно как диаметр точки, ширина прямой и толщина плоскости - в реальном мире это есть, но если мы рассматриваем геометрическую задачу то всего этого нет.
Тем не менее, в геометрии диаметр точки и ширина прямой вполне себе определены, это ноль.
aax
27.08.2025 09:37Идеальная модель может быть чем угодно, в статье описываеться конкретная реализация и описание содержало грубую ошибку, которорую автор слову уже поправил.
aax
27.08.2025 09:37Даже глядя в такой поверхностный источник как Википедия:
1). Где по вашему пруфу про источник тока про активное сопротивление источника?!
2). Даже глядя в Википедию, активное сопротивление, это другое.
3). При бесконечное активном сопротивлении график соотношения напряжения с током будет совпадать с положительной частью оси абсцисс(на которой в статье значения напряжения отображены), т.е. ток будет равен 0(нулю) при любом напряжении.
mayorovp
27.08.2025 09:37Уточнение: при бесконечное активном сопротивлении график соотношения напряжения с током будет совпадать с осью абсцисс. Нет смысла ограничиваться только одной полярностью.
TimurZhoraev
27.08.2025 09:37Следует отметить, что лучше указать стремление к бесконечному полному (корень от суммы квадратов активного и реактивного) сопротивлению для идеализированной модели. Существуют схемы с источником активно-реактивного тока, например, используемые в ёмкостных маломощных источниках питания, где гальванразвязка с сетью - конденсатор вместо трансформатора. Относительно сети он создаёт практически чисто ёмкостной (реактивный) ток, далее этот ток "питает" стабилитрон (или эквивалент), ограничивающий напряжение.
kkuznetzov
27.08.2025 09:37Основная проблема в подборе похожих по свойствам транзисторов.
Есть же транзисторные сборки. Такие как BC847DS.
enclis
27.08.2025 09:37Это просто пара транзисторов в одном корпусе, не особо большая разница в сравнении с двумя отдельными транзисторами.
zatim
27.08.2025 09:37Эта пара изготовлена одновременно, в едином техпроцессе, поэтому их параметры весьма близки. Коэффициент усиления по току хоть и может гулять довольно широко, но конкретно у этой пары он весьма близок.
xSVPx
27.08.2025 09:37А кристаллы в них отдельные, или подложка одна ? Если одна, то еще и греться одинаково будут.
sdy
27.08.2025 09:37Если кратко, суть очень простая: у нас есть эмиттерный повторитель, мы устанавливаем напряжение на эмиттерном резисторе такое, какое нам нужно, при помощи делителя на базе, через который протекает многократно больший ток, чем потребляет в себя база (это условие стабильности схемотехнического решения)
Напряжение на эмиттере никогда не будет равно напряжению на делителе, если только усилитель не выключен. Нельзя настолько упрощать описание работы схем, от этого теряется весь физический смысл работы
engine9 Автор
27.08.2025 09:37Мне кажется, что я и не утверждал что они будет равны. Разве нет? Не понимаю в чем ошибка или упрощение.
sdy
27.08.2025 09:37вот эта игра слов, кому она нужна? я не случайно выделил этот абзац, это не академическое описание и главное оно по смыслу неверное. Например, что значит выражение - "многократно больший ток, чем потребляет в себя база", то ли это ток делителя, то ли базы, то ли эмиттера. Хорошо я понимаю о чем речь и исправляю все написанное в голове, но народ то как на этом можно чему то научить?
engine9 Автор
27.08.2025 09:37Согласен, требует переформулировки. Завтра исправлю.
VT100
27.08.2025 09:37Например:
Выходное сопротивление должно быть существенно (например - на порядок) ниже входного сопротивления транзистора.
Почему вместо источника тока один резистор, разве так можно?
Можно, при соблюдении некоторых ограничений.
Например
в схеме инвертирующего усилителя. Фиксированный потенциал неинвертирующего входа с достаточной точностью (десятки мВ на фоне 15 В) застабилизирует напряжение на эмиттерном резисторе и обеспечит постоянство тока дифкаскада.
Согласованные транзисторы - также КР198НТ (русские буквы).
enclis
27.08.2025 09:37Основная проблема в подборе похожих по свойствам транзисторов.
Поэтому для таких целей обычно используют специальную matched пару. Например у nexperia: https://www.nexperia.com/products/bipolar-transistors/special-feature-transistors/matched-pair-transistors
engine9 Автор
27.08.2025 09:37Все верно. Сейчас можно купить и высококлассный ОУ превосходными характеристиками, но я стараюсь исходить что у читателя дома горстка КТ315 и паяльник от отца или деда и есть желание что-то изучить на простых примерах.
evtomax
27.08.2025 09:37В гитарных педалях Boss во всю используются простейшие операционные усилители на дискретных компонентах. Например, в OD-2, BD-2.
drWhy
27.08.2025 09:37А в магнитофоне Radiotehnika М-201 - ОУ К140УД1 с максимальным коэффициентом усиления 100..
VT100
27.08.2025 09:37В М-201 - нет 140УД1.
Усиление 140УД1 - повыше будет.
drWhy
27.08.2025 09:37Вы правы. Почему -то так запомнилось.
К157УД1, УД2 - 50000
К157ДА1 7..10.
Видимо пока менял все электролиты накипело.
Насколько приятна механическая конструкция.
Прекрасный лёгкий и удобный микролифт.
Но на нём схемотехника запоминающаяся.
Но не в лучшую сторону.
Зато защита была вполне на высоте.
TimurZhoraev
27.08.2025 09:37Также можно указать свойственный для этой схемы температурный потенциал в 26 мВ при 300 К Vt=k(постоянная Больцмана)*T (абс. температура) /q (заряд электрона), применяя модель Эберса-Молла можно получить что выходное напряжение между коллекторами будет равно U=K*tanh(-Uin/(2Vt)), то есть при абсолютном нуле коэффициент усиления схемы будет теоретически бесконечным и не зависящим от коэффициента усиления транзистора, а гиперболический тангенс сделает из синуса прямоугольник.
SIISII
А ещё дифференциальный каскад -- основа ЭСЛ, самой быстрой цифровой схемотехники.
drWhy
И самой горячей!. Она применялась в суперкомпьютерах Cray с жидкостным охлаждением.
Dozer88
Она горячая, потому что плотность и частота возросла. Элементы ЭСЛ потребляют меньше ТТЛ при одинаковых скоростях, может сопоставимо с ТТЛШ. А еще ЭСЛ позволяет делать сложные элементы (дешифраторы итп) на подобии (К)МОП без увеличения потребления
ahdenchik
И без уменьшения. Поэтому, криптографические модули на ЭСЛ не подвержены утечкам по стороннему каналу (по питанию)
Dozer88
Зависит от реализации. В классической ЭСЛ входы/выходы не всегда дифференциальные. На некоторых входах может висеть опорник, а некоторые выходы могут быть подключены к общему проводу. И есть эмиттерные повторители для смещения уровня - именно они могут приводить к пульсациям потребляемого тока в таком случае.
drWhy
И потому что потребление происходит всегда, не только при переключении состояния.
nixtonixto
DDR-память - тоже с дифференциальными входами-выходами, но там используются полевики. Вообще, все скоростные интерфейсы, от LVDS до PCIe используют дифференциальное подключение.
drWhy
И это очень правильно.
Кто слышал многокиловаттный звук, подключённый к небалансному источнику, кивнёт.
ahdenchik
Самая быстрая, по последним данным (1993, IBM) - DCTL (Direct-Coupled Transistor Logic)
Это почти то же самое что ЭСЛ, но без эмиттерных повторителей на выходах, "многоэтажная" (вентили могут быть коллекторной нагрузкой других вентилей, всего по 3-12 "этажей" и у каждого получается своё напряжение низкого и высокого уровня), и без общего "нулевого" провода - каждый логический сигнал передаётся по отдельной дифференциальной паре
ahdenchik
Промахнулся с названием: эта версия называется Differential Current Switch logic (DCS)