Διάλεξη 2 / Διάλεξη 2 / Διάλεξη 2 - Χατζόπουλος Αλκιβιάδης (ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ, 2014)
Διάλεξη 2: Είχαμε δει τα προβλήματα που υπάρχουν στην λειτουργία του διαφορικού ενισχυτή και είχαμε φτάσει εδώ στην ανάλυσή μας όσον αφορά τα δύο βασικά στοιχεία, τα δύο βασικά χαρακτηριστικά τα οποία εκτρέπουν ας το πούμε τον διαφορικό ενισχυτή από την ιδανική λειτουργία Το ένα ήταν η μείωση του άπειρου θεωρητικά λόγου απόρριψης κοινού σήματος που θα είχε το κύκλωμα αν και οι δύο κλάδοι του ήταν απολύτως τεριασμένοι μεταξύ τους και είδαμε πόσο επηρεάζεται ο λόγος απόρριψης κοινού σήματος, πόσο χειροτερεύει, πέφτει η τιμή του όταν οι δύο κλάδοι δεν είναι ίδιοι και επίσης το δεύτερο σημείο το οποίο είχαμε δει, ήταν αυτό που είχαμε φτάσει εδώ στην τελευταία διαφάνεια την τάση απόκλυσης εισόδου δηλαδή ουσιαστικά το πόσο μετατοπίζεται η χαρακτηριστική που είχαμε δει η χαρακτηριστική μεταφοράς εισόδου-εξόδου πόσο μετατοπίζεται από το μηδέν θα έπρεπε η χαρακτηριστική για μηδέν είσοδο να δίνει μηδέν έξοδο Αυτό δεν ισχύει στην πράξη Βλέπουμε εδώ τις περιπτώσεις στην επίδραση που έχει η διαφοροποίηση μεταξύ των αντιστάσεων η διαφοροποίηση μεταξύ των δύο τρανζίστορ και η διαφοροποίηση πάλι εκ μέρους των τρανζίστορ της διαφοράς της τάσης κατ' οφλίου των δύο τρανζίστορ πόσο επηρεάζει αυτήν εδώ την απόκλυση η τάση απόκλυσης εισόδου, σεστικά είπαμε είναι αυτή η τάση η οποία πρέπει να επιβληθεί στην είσοδο για να έχουμε μηδενική έξοδο Έτσι λοιπόν με αυτά τα δύο στοιχεία με τη μελέτη αυτών των δύο παραμέτρων κλείνουμε την απλή περίπτωση του διαφορικού ενισχυτή με διακριτά εξαρτήματα και θυμίζω και πάλι σε διακριτά εξαρτήματα αναφερόμαστε όταν βλέπουμε αντιστάσεις είχαμε τονίσει ότι στα ολοκληρωμένα κυκλώματα αποφεύγουμε την ύπαρξη αντιστάσεων όλες οι πολλώσεις, όλα τα κυκλώματα γίνονται όπως ξέρετε με τρανζίστορ με τη χρήση του λεγόμενου ενεργού φορτίου και αυτό είναι που θα δούμε τώρα στην συνέχεια δηλαδή στην περίπτωση που θέλουμε να υλοποιήσουμε τον διαφορικό ενισχυτή σε ολοκληρωμένο κύκλωμα τι κάνουμε, ποια είναι η υπόλωση, αποφεύγουμε τη χρήση των αντιστάσεων γιατί οι αντιστάσεις είπαμε στα ολοκληρωμένα κυκλώματα καλύπτουν τεράστιες επιφάνειες σε σχέση με τα τρανζίστορ, με τα ενεργά στοιχεία και επομένως δεν θέλουμε να έχουμε αντιστάσεις και χορητικότητες και επαγωγές μέσα στα ολοκληρωμένα δεν θα χρησιμοποιούμε αυτά τα στοιχεία αλλά στο ελάχιστο βαθμό στην ελάχιστη ποσότητα εφόσον έχουμε εναλλακτική λύση έτσι λοιπόν βλέπουμε την περίπτωση του ενεργού φορτίου το είχαμε δει το ενεργό φορτίο όταν είχαμε μιλήσει για τον απλό ενισχυτή με μοστραζίστορ εδώ βλέπουμε την υλοποίηση, τη χρήση του ενεργού φορτίου στην περίπτωση που έχουμε διαφορικό ενισχυτή έχουμε λοιπόν το κλασικό και πάλι διαφορικό ζεύγος Q1-Q2 και βλέπουμε ότι σαν ενεργό φορτίο σε αυτή την περίπτωση χρησιμοποιούμε έναν καθρέφτη ρεύματος κατά τα γνωστά βλέπετε αυτά τα δύο τρανζίστορ είναι σε συνδεσμολογία καθρέφτη ρεύματος τα δύο Vgs είναι ενωμένα και βεβαίως το ένα από τα δύο τρανζίστορ το οποίο θεωρείται οδηγός είναι βραχυκλωμένο μεταξύ εκκροής και πηγής η κλασική, επαναλαμβάνω, συνδεσμολογία του καθρέφτη ρεύματος εννοείται ότι αυτός ο καθρέφτης είναι ένα προς ένα δηλαδή τα δύο τρανζίστορ αυτά είναι ίδια και βεβαίως ισχύει να ισχύει ότι και αυτά τα δύο τρανζίστορ πρέπει να είναι ίδια μεταξύ τους άρα λοιπόν στην περίπτωση που θέλουμε να υλοποιήσουμε το διαφορικό ενισχυτή σε ολοκληρωμένο κύκλωμα χρησιμοποιούμε αυτήν την διάταξη για την πόλωση αντί των αντιστάσεων στο διπλανό σχήμα βλέπουμε μια πρώτη εικόνα τι γίνεται με τα ρεύματα πόλωσης εννοείται ότι το ρεύμα μοιράζεται εξίσου στους δύο κλάδους και πάλι στην περίπτωση για παράδειγμα που έχουμε μηδενική κοινή είσοδο έχουμε γιό τα δεύτερα και στους δύο κλάδους αυτός ο κλάδος αντιγράφει καθρεφτίζει το ρεύμα στον δεύτερο κλάδο και επομένως το τελικό αποτέλεσμα είναι και αυτό το ρεύμα να είναι ίσο με αυτό και επομένως το ρεύμα το οποίο θα φύγει δινητικά σε ένα φορτίο θα είναι μηδεν η έξοδος, η τιμή της τάσης εξόδου φυσικά καθορίζεται από την τάση Vdd μείον την Vgs του τρανζίστορ, την πόλωση δηλαδή των δύο τρανζίστορ όπως φαίνεται στο σχήμα εδώ άρα λοιπόν στην περίπτωση που έχουμε μηδενική είσοδο και διαφορική είσοδο μηδενική η έξοδος είναι σαν ρεύμα, η τιμή της εξόδου σαν ρεύμα είναι μηδεν η τιμή της τάσης στην έξοδο φυσικά καθορίζεται από το κύκλωμα και όπως το βλέπουμε εκεί έχει κάποια συγκεκριμένη τιμή που εξαρτάται από την πόλωση των τραζίστορ εδώ να διευκρινίσουμε ότι τεριασμένα πρέπει να είναι το Q1 με το Q2 και το Q3 με το Q4 δεν υπάρχει καν ανάγκη ας πούμε μεταξύ τους να είναι ίδια τα τραζίστορ μπορεί άλλες διαστάσεις να έχουν αυτά τα τραζίστορ, άλλες διαστάσεις να έχουν αυτά η απέτηση είναι Q1 ίσον Q2 και Q3 ίσον Q4 θα δούμε εδώ τι γίνεται πάλι θα υπάρξει μια μελέτη να δούμε στην περίπτωση που έχουμε ασημετρίες τι γίνεται πάλι υπάρχει ένα θέμα ας πούμε τις ασημετρίες θα δούμε εάν τα τραζίστορ δεν είναι τεριασμένα εκεί είναι το πρόβλημα αν είναι ιδανική λειτουργία θα το δούμε τώρα στη συνέχεια θα δούμε τη λειτουργία με σήμα άρα λοιπόν αυτή είναι η πρώτη εικόνα που έχουμε όσον αφορά την πόλωση και φυσικά θα περάσουμε στη συνέχεια να παρατηρήσουμε ότι στην κανονική λειτουργία και πάλι βλέπετε εδώ κατευθείαν περάσαμε σε ένα ισοδύναμο στο εναλλασσόμενο έχει εξαφανιστεί η τροφοδοσία εδώ θεωρούμε λοιπόν ότι υπάρχει μια διαφορική ισοδός VID θυμίζω ότι αυτή η VID την βλέπουμε να γράφεται συν VID δεύτερα και πλιν VID δεύτερα για λόγους κομψής έκφρασης των αποτελεσμάτων στην έξοδο εδώ φυσικά θεωρείται είπαμε 0 λόγος συμμετρίας αυτά τα δύο Vgs είναι τα ίδια και επομένως εδώ το δυναμικό είναι 0 το εναλλασσόμενο το ρεύμα το οποίο θα κατεβαίνει από το transistor Q1 θα είναι η τάση εισόδου επί το gm του transistor ο τύπος για συνδεσμολογία κινηής πηγής άρα το ρεύμα J είναι gm επί VID δεύτερα αυτό το ρεύμα καθρεφτίζεται εδώ εφόσον εδώ έχουμε μειον VID δεύτερα το ρεύμα είναι πάλι J αλλά αντίθετης φοράς επομένως αυτό το ρεύμα και αυτό το ρεύμα θα δώσουν το ρεύμα στην έξοδο το οποίο ρεύμα στην έξοδο θα είναι δύο J και επομένως θα διαπιστώσουμε τελικά ότι το ρεύμα στην έξοδο είναι χωρίς απώλεια κέρδους δηλαδή το ενδιαφέρον στην περίπτωση που έχουμε τον ενισχυτή με ενεργό φορτίο είναι ότι ενώ εδώ υπολογίζουμε την έξοδο ως απλή έξοδο και θυμάστε τη διαφορά στον διαφορικό ενισχυτή με αντιστάσεις εάν παίρνατε την έξοδο ως απλή έξοδο τότε εδώ είχαμε απώλεια κέρδους θυμίζω ότι στον κανονικό με αντιστάσεις διαφορικό ενισχυτή η έξοδος έχουμε το κέρδος GM επιβέα ID στην περίπτωση που έχουμε διαφορική έξοδο εδώ παρατηρούμε ότι παρόλο που συζητάμε για έξοδο απ' το ένα σημείο μόνο απ' τη μία εκκροή το κέρδος θα είναι GM επιβέα ID άρα λοιπόν είναι σημαντική αυτή η παρατήρηση ότι στον διαφορικό ενισχυτή με ενεργό φορτίο παίρνουμε απλή έξοδο δηλαδή μη διαφορική και παρόλα αυτά το κέρδος είναι GM επί τη διαφορά βέα ID γιατί είναι σημαντικό αυτό γιατί στην περίπτωση που έχουμε διαφορική έξοδο σημαίνει ότι και οι επόμενες βαθμίδες αν υποθέσουμε ότι έχουμε στον τελεστικό ενισχυτή που θα δούμε σε κάποια επόμενη διάλεξη έχουμε όλες τις βαθμίδες διαφορικές καταλαβαίνετε ότι όλες οι βαθμίδες διαφορικές σημαίνει όλες οι βαθμίδες με τουλάχιστον το διπλάσιο αριθμό ενεργών στοιχείων αυτό δεν βολεύει πολύ όσον αφορά το μέγεθος του ολοκληρωμένου λοιπόν αυτή η περίπτωση είναι αρκετά βολική γιατί οι επόμενες βαθμίδες δεν χρειάζεται να είναι διαφορικές δηλαδή οι επόμενες βαθμίδες θα έχουν απλή έξοδο και θα συνεχίσουμε να αξιοποιούμε το κέρδος του διαφορικού ζεύγου άρα με βάση αυτή την παρατήρηση έχουμε τη δυνατότητα όταν σχεδιάζουμε ολοκληρωμένο χύκλωμα να έχουμε διαφορικό ενισχυτή στην είσοδο η πρώτη βαθμίδα μόνο να είναι διαφορική οι επόμενες βαθμίδες να συνεχίσουν να έχουν απλή είσοδο και απλή έξοδο και να μην έχουμε απώλεια στο μισό του κέρδους όπως συμβαίνει στην περίπτωση του διαφορικού ενισχυτή με αντιστάσεις αυτό λοιπόν είναι ένα σημείο το οποίο το αξιοποιούμε γενικότερα στη σχεδίαση των κυκλωμάτων Για να δούμε λίγο το κέρδος αυτό που είπαμε προηγουμένως φαινόταν σχετικά σύντομα να το δούμε λίγο πιο αναλυτικά ισοδύναμο κύκλωμα και πάλι χρησιμοποιείται εδώ αυτό το τρίκ όπου υποτίθεται ότι εδώ έχουμε το ισοδύναμο στο εναλλασσόμενο για το τρανζίστορ και τονίζουμε την ύπαρση της αντίστασης εξόδου η γνωστή αντίσταση εξόδου που είναι ίση με την τάση έρλι προς το ρεύμα γιονταντή Βλέπουμε λοιπόν εδώ πάλι η ίδια διάταξη με την προηγούμενη αλλά επαναλαμβάνω τονίζεται ότι εδώ θα λάβουμε υπόψη μας τις αντιστάσεις Έχουμε λοιπόν ότι για παράδειγμα η τάση εδώ με βάση την ισοδό θυμίζω ότι η τάση στην έξοδο είναι gm επί vid δηλαδή το ρεύμα γιότα επί την αντίσταση που βλέπει Ποια αντίσταση βλέπει το ρεύμα εδώ βλέπει την αντίσταση ως προς γη έτσι βλέπει μία αντίσταση αυτήν μία αντίσταση αυτήν και μία αντίσταση ένα δια gm3 που είναι της ισοδύναμης εξαρτημένης πηγής Δεν τη ζωγραφίζει εδώ την δείχνει σαν αντίσταση σε αυτό το σημείο Άρα λοιπόν το ρεύμα που θα διαρρέει που θα εισέρχεται ας το πω έτσι στον κόμβο αυτόν στην εκκροή περνάει από αυτές τις τρεις αντιστάσεις οι οποίες βλέπουμε ότι είναι παράλληλα έτσι αυτές είναι ως προς γη και αυτό το δυναμικό εδώ είναι μηδέν άρα σαν είναι φαινόμενη γη Άρα λοιπόν εξηγούμε αυτόν τον όρο γιατί είναι το ρεύμα επί τον παράλληλο συνδυασμό των αντιστάσεων που βλέπουμε στην έξοδο και κάνοντας μία μικρή απλοποίηση θεωρώντας δηλαδή προσέξτε εδώ ότι αυτές οι αντιστάσεις είναι κάποιες δεκάδες κιλόομ αυτή είναι αρκετά μικρότερη αντίσταση τουλάχιστον κατά 10 φορές μικρότερη και επομένως αγνοούμε στον παράλληλο συνδυασμό αυτές τις δύο Κατά προσέγγιση λοιπόν, αυτό εδώ, η τάση στο σημείο εδώ μπορεί να γραφτεί σαν τον λόγο αυτών των δύο επί ID δεύτερα Κάποια ερώτηση? Έχουμε μηδέν βόλτ και είναι λάθος να βάλουμε το σύμβολο της γίωσης Όχι, δίπλα του έχει ως γίωση Εδώ λοιπόν, αφού κάναμε έναν υπολογισμό για αυτήν την τάση ερχόμαστε να δούμε λίγο το Ι0 το Ι0 το οποίο είναι το ρεύμα gm4 επί Vz3 δηλαδή αυτή η τάση εδώ, αυτό το ρεύμα είναι το ρεύμα αυτού του κλάδου εδώ γι' αυτό το βάζουμε με μειον, είναι αυτό το ρεύμα και το gm2 επί Vz3 το οποίο είναι το ρεύμα αυτό εδώ Έτσι, αν κάνουμε την αντικατάσταση για το Vz3 αυτό που βρήκαμε προηγουμένως προκύπτει ότι το ρεύμα Ι0 δίνεται από αυτό το άθροισμα εδώ το οποίο άθροισμα βέβαια μπορεί εύκολα κάνοντας την υπόθεση που είπαμε ότι τα δύο τρανζίστορ είναι τεριασμένα αυτά τα δύο, άρα αυτό εδώ είναι μονάδα και αυτά τα δύο είναι τεριασμένα άρα αυτά τα δύο είναι ίδια μεταξύ τους με το gm1 και gm2 το συμβολίζουμε με gm είναι το gm των τρανζίστορ 2 διαφορικούς εύγους και απομένως τελικά το Ι0 αποδεικνύεται ότι δίνεται από το gmViD δηλαδή έχουμε αυτό που σχολίασα και προηγουμένως έχουμε το πλήρες κέρδος, δεν έχουμε συντελεστεί εν δεύτερο έχουμε το πλήρες κέρδος κανονικά του διαφορικούς εύγους ενώ συζητάμε για απλή μονή έξοδο από την μία εκκροή παίρνουμε την έξοδο, δεν την παίρνουμε διαφορικά Ωραία, για να δούμε λίγο την αντίσταση εξόδου για την αντίσταση εξόδου να δούμε λίγο πώς βγαίνει σχετικά απλά βέβαια και εδώ χρησιμοποιούμε τη βασική σχέση αντίστασης εξόδου βαθμίδας κοινής πηγής είναι η R0 του τρανζίστορ συν αυτόν τον όρο επί την αντίσταση Rs που βλέπει στην πηγή το τρανζίστορ θυμίζω λίγο το GM του τρανζίστορ και το GMB είναι το κέρδος στην περίπτωση που υπάρχει VSB έτσι, εάν δεν είναι βραχυκλωμένα, αν το VSB η πηγή σε σχέση με το υπόστρωμα, εάν δεν έχουν μηδενική διαφορά αλλά υπάρχει μια διαφορά τάσης τότε αυτή η διαφορά τάσης δίνει ένα επιπλέον κέρδος το οποίο είχαμε πει είναι της τάξεως του ενός δεκάτου χοντερικά στο τρανζίστορ το GMB συνήθως είναι το 90% απλώς το γράφουμε εδώ γιατί μπορεί να υπάρχει τέτοιο θέμα δηλαδή μπορεί η πηγή αυτή εδώ τελικά του τρανζίστορ να ο ακροδέκτης αυτός να μην είναι με το ιδιοδυναμικό, με το υπόστρωμα έτσι λοιπόν, βέβαια επαναλαμβάνω ότι αυτή η σχέση είναι ένα προς δέκα, έτσι, περίπου άρα γι' αυτό και θα δείτε να εξαλήφεται αυτός ο όρος παρακάτω τον γράφουμε όμως εδώ για να το θυμόμαστε γιατί πιθανότητα θα μας χρειαστεί άρα λοιπόν, η αντίσταση εξόδου, βλέπετε το R02 θα εκφραστεί από μια τέτοια έκφραση να θυμίσουμε ότι αυτό που βλέπει αυτό το τρανζίστορ είναι η αντίσταση εξόδου εδώ από τον ακροδέκτη πηγής άρα λοιπόν, αυτή η RS που βλέπει είναι το 1 διατζιέμένα του πρώτου τρανζίστορ ως προς γη άρα το RS εδώ στον τύπο είναι το 1 διατζιέμένα άρα λοιπόν, βάζουμε εκεί στην έκφραση για την αντίσταση εξόδου δηλαδή την αντίσταση που βλέπουμε από εδώ προς τα κάτω R02, συν βλέπετε έχει φύγει ο όρος αυτός εδώ όπου RS έχουμε βάλει το 1 διατζιέμ και επομένως κάνουμε λίγο μια απλοποίηση βλέπετε διώχνουμε το 1 και εδώ το τζιέμ με το τζιέμ φεύγει άρα είναι περίπου ίσο δυό φορές την R02 αν κάνουμε ένα λογαριασμό εδώ για το ρεύμα είναι δύο Ι συν το ρεύμα συν τη τάση που υπάρχει εδώ προς το ρεύμα που θα φύγει στην αντίσταση R04 βέχει θεωρούμε την τιμή που βάζουμε εδώ θυμίζω παρεπιπτόντος τη διαδικασία για τον υπολογισμό αντίστασης εξόδου γενικά σε κάποιο κύκλωμα βάζουμε μία τάση υποτίθεται και υπολογίζουμε το ρεύμα αυτή είναι η κλασική διαδικασία για να υπολογίσουμε την αντίσταση εξόδου ενός κυκλώματος έτσι λοιπόν το ρεύμα είπαμε είναι τα δύο Ι που βλέπουμε συν το ρεύμα που θα περάσει από την αντίσταση R04 και επομένως κάνοντας τις πράξεις προκύπτει τελικά ότι το ρεύμα αυτό σε σχέση με την τάση είναι σαν να βλέπει τον παράλληλο συνδυασμό τον R02 και R04 γιατί εδώ είναι είναι βέχει επί 1ρ02 συν 1ρ04 και επομένως ουσιαστικά είναι ο παράλληλος συνδυασμός των δύο αντιστάσεων άρα καταλήξαμε στο ίδιο αποτέλεσμα αν θυμάστε που είχαμε για την αντίσταση εξόδου ενός ενισχυτή κοινής πηγής με ενεργό φορτίο ότι είχαμε πει τότε ο τύπος βγαίνει ακριβώς ο ίδιος είναι η αντίσταση εξόδου ενισχυτή κοινής πηγής με ενεργό φορτίο ή ο παράλληλος συνδυασμός των δύο αντιστάσεων του transistor του ενισχυτή και του ενεργού φορτίου ο ίδιος τύπος προχύπτει υπήρχε κάποια ερώτηση μάλιστα αυτές είναι οι ισοδύναμες αντιστάσεις τις οποίες απλώς για λόγους απλότητας μέχρι το προηγούμενο σχήμα τις είχαμε αγνοήσει είναι οι αντιστάσεις εξόδου, υπάρχουν είναι το τυπικό ισοδύναμο η εξαρτημένη πηγή και η αντίσταση εξόδου το τυπικό ισοδύναμο του transistor αυτό είναι το transistor εδώ είναι η πύλη, εδώ είναι η εκκροή και εδώ είναι ο ακροδέκτης της πηγής και αυτή είναι η αρμηδέν απλώς για λόγους απλότητας αυτό μέχρι το προηγούμενο σχήμα δεν το είχαμε βάλει, δεν το είχαμε δει εδώ, επειδή ακριβώς ο στόχος είναι να το υπολογίσουμε και αυτό εδώ θυμίζω ότι αυτό είναι στην τάση των δεκάδων κιλοόμ, συνήθως και επομένως κανείς αντιλαμβάνεται ότι εξαρτάται από το συνολικό κύκλωμα που παίζει ρόλο και που δεν παίζει έχουμε τάσεις early της τάξης των 10, 20, 30, 50 volt κάποιες δεκάδες volt εν πάση περίπτωση είναι η τάση early το ρεύμα, έστω ότι είναι της τάξης του κάποιου ενός μιλιαμπέρ και επομένως καταλαβαίνετε ότι έχουμε κάποιες δεκάδες κιλοόμ σαν τιμή αυτών των αντιστάσεων έτσι, για να έχουμε μια αίσθηση περίπου που βρισκόμαστε από άποψη τιμών στα κυκλώματα για τα οποία συζητάμε παίζει ρόλο το ρεύμα, έτσι, συνήθως το ρεύμα είναι στην τάξη των μιλιαμπέρ στο Q3αέρα από τη ΓΑΤ3 το πιστεύετε ότι είναι ένα από τη ΓΑΤ3 σαν είναι ισοδυναμία, πώς κρύωσαν από τη ΓΑΤ3? κοίταξε, ουσιαστικά εδώ δεν θυμάσαι ότι αυτή η αντίσταση ουσιαστικά βγαίνει ένα δια ΓΑΤ3, βγαίνει από τις ισοδυναμίες, αν γράψεις εδώ αυτό εδώ είναι ΓΕΠΒΓΓΙΣ όχι, είναι η ισοδύναμη αντίσταση αυτού του κλάδου δηλαδή η ΆΡΜΙΝΤΡΙΑ είναι αυτή και το υπόλοιπο είναι αυτό και αυτό εμφανίζει μία αντίσταση και αυτή η αντίσταση είναι πολύ μικρότερη από αυτήν είναι απλώς, αντί να αντικαταστήσει εδώ αυτό με την εξαρτημένη πηγή, το αφήνει σαν σχήμα τρανζίστορ αλλά στο νου μας έχουμε το κλασικό ισοδύναμο πηγή ρεύματος εξαρτημένη από τάση αυτό είναι, που αντικαθιστά εδώ απλώς ακολουθεί αυτόν τον τρόπο δεν βάζει κανονικά ισοδύναμο, αφήνει το κύκλωμα και βάζοντας εξωτερικά την αντίσταση μας τονίζει το γεγονός ότι την λάβουμε υπόψη μας ενώ μέχρι προηγουμένως την αγνοούσαμε γιατί πραγματικά παραλυλίζεται με μια αντίσταση και εδώ βέβαια έχουμε ανάγκη να τη λάβουμε υπόψη μας γιατί βλέπετε ότι το τελικό αποτέλεσμα είναι αυτές οι αντιστάσεις παράλληλα δεν μπορούμε να τις αγνοήσουμε προφανέστατα έχοντας τώρα λοιπόν την έκφραση και για την αντίσταση εξόδου μπορούμε από το γενικό τύπο ότι το κέρδος το διαφορικό είναι gm επί r0 μπορούμε να δούμε ότι το διαφορικό κέρδος μπορεί να γραφτεί και με αυτή την έκφραση ότι είναι gm επί τον παράλληλο συνδυασμό των δύο αντιστάσεων και εδώ βέβαια μπορεί κανείς να πει ότι αν το αφήσουμε να το συγκρίνουμε με τις τιμές των αντιστάσεων φαίνεται ότι το διαφορικό κέρδος θα πέφτει στο μισό της τιμής που θα είχαμε αν δεν ήταν με ενεργό φορτίο δηλαδή εδώ η παρατήρηση είναι ότι αν τυχόν έχουμε ενεργό φορτίο γενικά παίρνουμε το πλήρες κέρδος αλλά με δεδομένο ότι αυτό φαίνεται πάνω στις αντιστάσεις εξόδου μπορεί αυτή η τιμή δυνητικά να φαίνεται σαν μικρότερη τιμή σαν α' δεύτερα. Αυτό δεν είναι τόσο σωστό αν λάβουμε υπόψη μας ότι και πάλι λέω αυτές οι αντιστάσεις είναι της τάξεως των δεκάδων κιλόμ ενώ στον κανονικό ενισχυτή με αντιστάσεις εδώ οι αντιστάσεις είναι της τάξεως των κιλόμ. Δηλαδή μπορεί ο τύπος να φαίνεται με ένα δεύτερο εδώ αλλά αυτός ο ενισχυτής μπορεί να έχει καλύτερο κέρδος από τον ανισχυτή με απλές αντιστάσεις. Λόγω αριθμητικών τιμών των αντιστάσεων που έχουμε εδώ έχουμε το πλεονέκτημα ότι έχουμε αρκετά μεγάλες τιμές για αυτές τις αντιστάσεις. Η αντίσταση εξόδου είναι αρκετά καλύτερη σε σχέση με την τιμή κάποιων κιλόμ που θα είχαμε με τις απλές αντιστάσεις. Υποτίθεται το κέρδος που θα είχαμε αν ήταν απλή η βαθμίδα. Κέρδος κοινού σήματος και φυσικά θα βγάλουμε και τον λόγο απόρριψης κοινού σήματος αμέσως στη συνέχεια. Αν έχουμε λοιπόν κοινό σήμα εδώ το ισοδύναμο είναι το ίδιο το ίδιο κύκλο με αυτό που βλέπαμε προηγουμένως απλώς στην είσοδο βάζουμε κοινό σήμα, το ίδιο σήμα. Τα ίδια η ίδια μελέτη ακριβώς έτσι για τους υπολογισμούς των αντιστάσεων εξόδου. Εδώ λαμβάνουμε υπόψη μας και την αντίσταση εξόδου της πηγής του ρεύματος, την RSS. Και εδώ έχουμε τη λογική ότι για το κάθε κλάδο, για τον κάθε ένα κλάδο θα έχουμε δύο RSS. Προσπαθώντας λοιπόν να βγάλουμε την αντίσταση που βλέπουμε εδώ εφόσον το σήμα είναι κοινό βλέπετε ότι η αντίσταση από εδώ και από εδώ δίνεται από αυτήν εδώ τη σχέση, δηλαδή είναι το R0 εξόδου συν τα δύο RSS, συν αυτήν την αντίσταση που προκύπτει από τα ρεύματα, από το κοινό σήμα. Το Β3, δηλαδή η τάση σε αυτό το σημείο και πάλι είναι μειών Ι1 επί τον παράλληλο συνδυασμό αυτών των δύο αντιστάσεων, αντίστοιχα το ρεύμα Ι4. Οπότε η τάση στην έξοδο προκύπτει από την διαφορά αυτών των δύο ρευμάτων επί την αντίσταση R04 και επομένως κάνοντας τις αντικαταστάσεις έχουμε έναν υπολογισμό για την τάση Β0 σε σχέση με τόση τάσης εδώ πάνω έχει υπολογιστεί αυτό, έχουμε την κοινή τάση την οποία μπορούμε να την πάρουμε, να την εκφράσουμε μέσω των ρευμάτων Ι1, Ι2 από την πρώτη σχέση που έχουμε εκεί και επομένως το κέρδος κοινού σήματος έχει αυτούς τους δύο όρους, όπου εδώ έχουνε γίνει κάποιες απλοποιήσεις, το Ά0-3 έχει φύγει εδώ, έχει μείνει η σχέση του ΓΜ4 με το ΓΜ3 και αυτά έχουν φύγει, αυτό είναι 1 δια 2 ΡΕΣΕΣ, είναι δύο κλάσματα, ο δεύτερος όρος εδώ έχει απλοποιηθεί αυτή η έκφραση σε αυτήν εδώ τη μορφή, έχει μείνει δηλαδή το 1 συν ΓΜ3-ΠΑ0-3 ουσιαστικά μόνο ο ένας όρος από εδώ. Άρα λοιπόν αυτό εδώ είναι το κέρδος κοινού σήματος και περιμένουμε εδώ τώρα να δούμε τον λόγο απόρριψης κοινού σήματος, δηλαδή εδώ έχουμε τον τύπο που μόλις είπαμε, θεωρούμε ότι το ΓΜ3 επί την αντίσταση εξόδου, επειδή αυτή η τιμή είναι αρκετά μεγάλη, αυτός ο όρος είναι αρκετά μεγαλύτερος από τη μονάδα, τα δύο τρανζίστορ είναι οι ίδια μεταξύ τους, είναι τεριασμένα, άρα απλοποιούμε αυτόν τον όρο, διώχνουμε εδώ τη μονάδα, το ΓΜ3, το ΓΜ4 φεύγουν και πάλι προσεγγίζουμε με δύο ΓΜ3 επί RSS, έτσι ώστε να χρησιμοποιήσουμε το διαφορικό κέρδος όπως το είδαμε, ΓΜ επί τον παράλληλο συνδυασμό των δύο αντιστάσεων στην έξοδο, το διαφορικό κέρδος μπαίνει εδώ και επομένως τελικά εάν θεωρήσουμε ότι αυτές οι δύο αντιστάσεις είναι περίπου ίσες, βλέπετε εδώ απλώς συμβολίζει τον παράλληλο συνδυασμό σαν Ά0 μικρό, θεωρούμε ότι αυτό εδώ συμβολίζεται με Ά0 μικρό, είναι ο παράλληλος συνδυασμός, δεν απαραίτητο να είναι ίσες, μπαίνει σαν Ά0 μικρό και βεβαίως ας πούμε ο μέσος όρος τους αυτό το 2 με το 2Α0 φεύγει και τελικά τα δύο ΓΜ επίσης θεωρούνται ίσα, έχουν γίνει κάποιες απλοποιήσεις, δηλαδή μπορούμε εμείς ναυμάσια να θυμόμαστε αυτόν τον τύπο, αυτό εδώ απλώς και μόνο μας λέει ότι ο λόγος απόρριψης κοινού σήματος, πιο πολύ είναι γραμμένο έτσι για να βγουν τα συμπεράσματα τα ποιοτικά, ότι ο λόγος απόρριψης κοινού σήματος στην περίπτωση ενεργού φορτίου δεν είναι άπειρο, δηλαδή ακόμα και στην ιδανική περίπτωση που συζητάμε, ο λόγος απόρριψης κοινού σήματος δεν βγαίνει άπειρο, γιατί οι δύο κλάδοι λόγω του καθρέφτη δεν είναι ακριβώς ίδιοι. Επομένως υπάρχει, έχει τιμή και εξαρτάται από το γινόμενο των κερδών Gm του διαφορικού ζεύγου και του καθρέφτη και επίσης από την αντίσταση εξόδου των τρανζίστορ αυτών και από την αντίσταση εξόδου της πηγής. Άρα, τα συμπεράσματα τα ποιοτικά εδώ είναι ότι τόσο καλύτερα θα απορρίπτεται το κοινό σήμα, όσο μεγάλες αντιστάσεις εξόδου έχουμε στα τρανζίστορ, μεγαλύτερο κέρδος έχουμε στα τρανζίστορ και καλύτερη, ιδανικότερη είναι η πηγή με μεγάλη αντίσταση εξόδου. Αυτά είναι τα ποιοτικά συμπεράσματα, δηλαδή θέλουμε στον διαφορικό ενισχυτή αυτές οι τρεις παράμετρες, το κέρδος, η αντίσταση εξόδου των τρανζίστορ και η αντίσταση εξόδου της πηγής να είναι κατά το δυνατόν μεγαλύτερες. Τόσο καλύτερα αυτός ο ενισχυτής θα απορρίπτει το κοινό σήμα, που είναι ένα από τα δύο βασικά χαρακτηριστικά, για να μην πω το κορυφαίο χαρακτηριστικό για τον διαφορικό ενισχυτή. Διαφορικός ενισχυτής, θυμίζω, φτιάχτηκε για να απορρίπτουμε το κοινό σήμα, που είναι ο θόρυβος συνήθως. Δηλαδή, όταν λέμε για κοινό σήμα, εννοούμε το σήμα θορύβου. Αυτό που θα επιδράσει και στις δύο εισόδους και θέλουμε να το απορρίψουμε. Ναι. Όχι, δεν είναι απαραίτητο να κάνουμε. Λέμε περίπου το ίδιο κέρδος. Απλώς, για να φανεί, βλέπετε, το βάζει με ΓΜ. Εντάξει, δηλαδή, ΓΜ θα πρέπει να το διαχωρίζει. ΓΜ είναι το κέρδος αυτών των δύο και το άλλο ΓΜ, το ΓΜ3, ας πούμε, είναι το κέρδος των άλλων δύο. Εντάξει, σας λέω ότι από εδώ εδώ, αυτό είναι πιο πολύ μια εικόνα για να πάρουμε τα ποιοτικά αποτελέσματα. Η ανάγκη στην πράξη μας λέει ότι αυτά τα δύο πρέπει να είναι ίδια και αυτά τα δύο να είναι ίδια. Δεν χρειάζεται και τα τέσσερα να είναι ίδια μεταξύ τους. Έτσι, λοιπόν, με αυτά κλείνουμε τη μελέτη του διαφορικού ενισχυτή με MOS transistor και θα περάσουμε αμέσως στη συνέχεια στη μελέτη του αντίστοιχου διαφορικού ενισχυτή με διπολικά transistor. Να δούμε, δηλαδή, τα ίδια πράγματα, δηλαδή, τις ίδιες παραμέτρους και την ίδια οπτική γωνία θα κάνουμε τις διάφορες αναλύσεις μας, απλώς εκεί τώρα θα έχουμε τα χαρακτηριστικά του διπολικού transistor και όχι του MOS. Άρα, λοιπόν, πιο πολύ θα τονίζουμε τη διαφοροποίηση. Δηλαδή, τι διαφέρει ο ένας από τον άλλο, γιατί κάποιος να προτιμήσει να φτιάξει διαφορικό με MOS αντί για διαφορικό με διπολικά. Βεβαίως, εδώ, μια καλή απάντηση είναι, εξαρτάται από τεχνολογίες την οποία θέλει να κατασκευάσει ή εξαρτάται από transistor που έχει διαθέσιμα. Πολλές φορές, έτσι, παίζει ρόλο αυτό, πρακτικά. Αλλά, βεβαίως, το κύριο κίνητρο, ας πούμε, το επιστημονικό, είναι οι απαιτήσεις, οι προδιαγραφές που έχει το κάθε κύκλωμα. Τι προδιαγραφές, πόσο καλύτερα μπορεί να πετύχει προδιαγραφές. Υπάρχει καμιά ερώτηση για τον MOS διαφορικό ενισχυτή, πριν κλείσω τις διαφάνειες. Ωραία, μπορούμε να κλείσουμε λοιπόν αυτές τις διαφάνειες. Και πάμε στο αντίστοιχο κεφάλαιο κομμάτι που αναφέρεται η ίδια μελέτη. Έχουμε αντικαταστήσει πλέον τα MOS transistor με διπολικά. Πάλι μας θυμίζει δυο ενισχυτές κοινού εκπομπου, τους οποίους τους βάλαμε δίπλα-δίπλα. Βεβαίως η επιδιοκόμενη συμπεριφορά θα πλεονεχθεί στην περίπτωση που θα πάρουμε και πάλι την διαφορά των εξόδων. Ας δούμε λοιπόν εδώ τη λειτουργία του διαφορικού ενισχυτή. Και πάλι έχουμε δύο τάσεις στις δύο βάσεις. Να θυμίσω εδώ τώρα ότι αυτή η τάση συζητάμε συνήθως για transistor πυρητίου. Η όλη μας συζήτηση γίνεται για transistor πυρητίου. Άρα αυτή η τάση υποχρεωτικά, αν πούμε ότι αυτό λειτουργεί, είναι 0,7 V. Αυτή είναι μια βασική διαφορά από το προηγούμενο. Ότι αυτή η τιμή πλέον, όταν για να άγει το transistor πρέπει να είναι 0,7 V. Υπάρχει πλέον αυτή η συγκεκριμένη τάση. Άρα λοιπόν, αυτά τα δύο transistor, εάν και τα δύο άγουν, γιατί αυτό θα μας βάλει σε μια συζήτηση λίγο στη συνέχεια, εάν και τα δύο άγουν, σημαίνει ότι και οι δύο βάσεις είναι 0,7 V πάνω από την τιμή εδώ. Άρα για να έχουν και τα δύο, αυτές οι δύο τάσεις περιμένουμε ότι θα είναι περίπου ίδιες. Άρα λοιπόν, καταλαβαίνουμε ότι δεν μπορεί να έχουμε και μεγάλη διαφορά μεταξύ των δύο τάσεων εδώ. Θα το δούμε αυτό και στο διάγραμμα, αλλά το περιμένουμε ήδη. Δηλαδή, αφού έχουμε κοινό σημείο στους εκπομπούς, αυτές οι δύο τάσεις μεταξύ τους δεν μπορούν να διαφέρουν πολύ. Άρα αυτός ο ενισχυτής έχει μικρότερο εύρος τιμών διαφορικής εισόδου. Γιατί αυτά τα δύο είναι περίπου ίδια. Θα δούμε, έχουμε εκπιστικά ένα περιθώριο στο οποίο μπορούμε να έχουμε διαφοροποίηση. Δεν είναι 0,7 ακριβώς, είναι περίπου 0,7. Αλλά πάντως δεν έχουμε και μεγάλο περιθώριο. Αυτό το κείμενο θα χρησιμοποιήσει όπως την ενισχυτή ρεύματος, άμα το σχήμα εισόδου δηλαδή θα είναι ρεύματη για τάση. Η μελέτη έτσι πως γίνεται εδώ είναι για διαφορά τάσης. Αν όποτε θα έλεγε το πολικό σύμφωνο με τα χαρακτηριστικά αυτού του κείμεντος, δηλαδή το ΙΒ. Στην πραγματικότητα το ΙΒ, απλώς οι όλες εκφράσεις που χρησιμοποιούμε εδώ είναι για τάση. Στην πραγματικότητα βέβαια μια άλλη διαφορά μεταξύ των δύο του μος και του διαφορικού με διπολικά, είναι ακριβώς και αυτή, ότι εδώ υπάρχει ΙΒ. Δηλαδή εμείς μπορεί να μιλάμε με όρους τάσης, αλλά η ελέγχουσα ποσότητα στην περίπτωση του διπολικού είναι το ΙΒ. Άρα η μελέτη γίνεται με τάσης, δεν ξεχνάμε ότι από πίσω ο έλεγχος γίνεται με ρεύμα έτσι κι αλλιώς. Δηλαδή ο ενισχυτής αυτός, το τραζίστορ αυτό έχει κέρδος ρεύματος σαν βασική παράμετρο. Είναι ενισχυτής ρεύματος. Ενώ το μος είναι διαγωγημότητα, δηλαδή τάση στην είσοδο, ρεύμα στην έξοδο. Οι παράμετρος σαν φυσική οντότητα του εξαρτήματος. Άσχετα βέβαια ότι η μελέτη εδώ, γιατί αυτό μας βολεύει στην πράξη, είναι τάση στην είσοδο και τάση στην έξοδο. Δεν το ξεχνάμε ότι είναι ενισχυτής ρεύματος έτσι κι αλλιώς, το τραζίστορ το διπολικό. Άρα βλέποντας το σχήμα εδώ, έχουμε τα δύο ρεύματα, Ι1 και Ι2 τα οποία εξαρτώνται από τις τάσεις Β1 και Β2. Αντίστοιχα έχουμε τα Ι1 και Ι2. Φυσικά η σχέση μεταξύ τους είναι εκείνη η παράμετρος Α του τραζίστορ. Τα δύο αυτά ρεύματα, στις περισσότερες περιπτώσεις, μπορούν να τα θεωρήσουμε ίσα. Με δεδομένα ότι το Ιε είναι Α επί Ιε. Συγγνώμη, το Ιε είναι Α επί Ιε, δηλαδή το Α είναι περίπου 0,98-0,99. Είναι πολύ κοντά στη μονάδα. Παρόλα αυτά, εδώ τα ξεχωρίζουμε καταρχήν. Γιατί το Ιε είναι Ιβ συν Ισ. Όταν το Ιβ είναι 100 φορές μικρότερο από αυτό, καταλαβαίνετε ότι η προσέγγιση είναι εκεί, στις τάξεις της τάξης του 90%. Δηλαδή αυτό το ρεύμα είναι 90% μεγαλύτερο από αυτό. Φυσικά εννοείται ότι Ιε1 και Ιε2 ίσον Ι, ανά πάσα ώρα και στιγμή, δηλαδή συζητάμε μόνο για το συνεχές ή για συνεχές συναναλασσόμενο, δεν πάβει το άθροισμα των δύο ρευμάτων να είναι υποχρεωτικά Ι. Πάντα. Αυτό θα μας βγάλει τις εξισώσεις. Βλέπουμε εδώ, λοιπόν, την περίπτωση κινού σήματος. Ας πούμε ότι έχουμε κάποιο κινό σήμα ΒΣΙΜ. Εννοείται ότι βάζουμε εδώ… Λειτουργούν τα τρανζίστορα, ας πούμε, και άγγουν ρεύμα ΙΔ λόγω συμμετρίας. Εδώ η τάση προφανώς είναι αυτή η τάση μίον 0.7. Θεωρούμε ότι είναι τρανζίστορ πυρητήου και έχουν τάση βάσης εκπομπού τα 0.7 Φ. Και, επομένως, είναι εύκολο να υπολογίσουμε τις τάσεις εδώ. Εννοείται, συζητάμε τώρα όπως βλέπουμε, για περίπτωση με διακριτά εξαρτήματα, δηλαδή με αντιστάσεις. Είναι ΒΣΕ μίον ΙΔΕΠΕΡΣΕ. Το α είναι η παράμετρος που είπαμε προηγουμένως, είναι το 0.99 ή το 0.98 του ρεύματος. Επειδή εδώ συζητάμε για ρεύμα συλλέκτη. Έτσι, λοιπόν, στην περίπτωση που έχουμε κινό σήμα, βλέπουμε ότι εδώ οι δύο τάσεις, προφανώς, αναμένεται είναι ίσες. Και, επομένως, αν πάρουμε διαφορικά, εφόσον έχουμε κινό σήμα, η έξοδος, η διαφορική, είναι 0. Έτσι, στην ιδανική, στην θεωρητική περίπτωση πλήρου συμμετρίας. Ας δούμε, λοιπόν, τι γίνεται τώρα με σήμα. Αν πάρουμε τιμή σ' αυτό το σήμα, να δούμε λίγο αριθμητικές τιμές. Ας πούμε ότι βάζουμε μεγάλο σήμα, εδώ 1 V και εδώ 0. Άρα διαφορικό σήμα, 1 V. Παρατηρούμε ότι αφού αυτό είναι 1 V, αυτό το transistor μπορεί να είναι ενεργό, να Άγι. Εδώ θα πάει sin 0,3, δηλαδή αυτό μειών 0,7. Αυτό σημαίνει αυτόματα ότι αυτό το transistor είναι κομμένο, σταματημένο, στην αποκοπή. Διότι εδώ έχει sin, εδώ έχει 0, άρα η τάση ή η επαφή βάση κούμπου είναι ανάστροφα πολλομένη. Άρα το transistor είναι κομμένο. Ήδη δηλαδή, από τη στιγμή που θα Άγι αυτό το transistor με τόσο μεγάλη διαφορά, ήδη αυτό έχει πάει στην αποκοπή, ήδη όλο το ρεύμα περνάει από εδώ. Αυτό δεν Άγι ρεύμα, η έξοδος είναι ΒΣΕ, εδώ η έξοδος είναι ΒΣΕ μειών αΙΑΡΣΕ. Άρα λοιπόν, ήδη 1 V διαφορά, γύρισε τον διαφορικό ενισχυτή προς τη μία κατεύθυνση. Όλο το ρεύμα από το ένα transistor, από το ένα κλάδο. Με παρόμοια συμπεράσματα, εάν η διαφορά είναι μειών 1, αντίστροφα αυτό δεν Άγι το transistor, Άγι αυτό το transistor, έτσι. Και επομένως, όλο το ρεύμα πάει από την άλλη μεριά. Ήδη, δηλαδή, το 1 V διαφορική είσοδος έχει φέρει τον ενισχυτή προς τη μία ή την άλλη κατεύθυνση. Δεν μπορούμε, δηλαδή, είναι ήδη μεγάλο σήμα, βλέπετε. Το 1 V είναι ήδη πολύ μεγάλο σήμα. Γιατί αναγκαστικά ξεκινάμε, έστω ότι Άγι αυτό, εφόσον Άγι αυτό, αυτή η διαφορά είναι 0,7, άρα εδώ είναι 0,3 η τάση, και αυτό εδώ το transistor βλέπει αυτήν την επαφή του ανάστροφα απολωμένη. Εδώ είναι 0,3, εδώ είναι 0. Άρα είναι ανάστροφα απολωμένη. Συγγνώμη, αυτό είναι σε υψηλότερο δυναμικό από ότι είναι η βάση. Επομένως, δεν υπάρχει περίπτωση να Άγι αυτό το transistor. Ομοίως και εδώ. Ξεκινάμε με την υπόθεση ότι αυτό είναι κομμένο και αυτό Άγι και επιβεβαιώνουμε. Αυτό είναι μίον 0,7, αυτό είναι μίον 0,1, άρα η βάση είναι αρνητικότερη από τον εκπομπό. Άρα είναι ανάστροφα απολωμένη. Αυτό, ας πούμε, εδώ εξηγείται. Αν δοκιμάσει κανείς να πει ότι έστω διαφορετικά η αγωγημότητα, ποιο Άγι και ποιο δεν Άγι, θα καταλήξει σε άτοπο. Είναι πάρα πολύ απλό να εξετάσει κανείς και άλλους συνδυασμούς και θα διαπιστώσει ότι ο μόνος συνδυασμός που πραγματικά μπορεί να υπάρχει είναι αυτός για αυτές τις δύο περιπτώσεις στάσεων. Δεν μπορεί να υπάρξει άλλος συνδυασμός αγωγημότητας των δύο τραζίστων. Να έχουν και τα δύο ή να Άγι το άλλο, αντί απ' αυτό που είπαμε. Ναι, αν τυχόν μεγαλώσουμε το σήμα, καταλήγουμε στο συμπέρασμα ότι αν το σήμα το διαφορικό μεγαλώσει πάνω από κάποια τιμή, αυτός το οποίο θα καταλήξουμε είναι ο ένας από τους δύο κλάδους να Άγι. Αυτό είναι το συμπέρασμα. Για να δούμε αν είναι μικρό το σήμα τι θα γίνει. Αν είναι μικρό το σήμα, και υποθέσουμε ότι και τα δύο Άγουν, τότε το ένα θα Άγι το Ι' συν ένα μικρό ρεύμα, δελταΙ, το άλλο θα Άγι Ι' μίον ένα μικρό ρεύμα, αναγκαστικά είπαμε ότι το άθροισμα είναι πάντα Ι. Και επομένως, κάνουμε το λογαριασμό εδώ με τις πτώσεις τάσεις πάνω στην αντίσταση Άρσε, η έξοδος θα είναι δύο φορές αυτή η διαφορά ρεύματος επί την αντίσταση Άρσε. Η διαφορική έξοδος. Άρα λοιπόν, αν υπάρχει διαφορά μεταξύ των δύο, αυτή η διαφορά, η οποία βλέπετε είναι δύο ΔΑΙ, η διαφορά του ρεύματος δύο ΔΑΙ, επί την αντίσταση Άρσε στην έξοδο, θα δώσει τη διαφορική επιμένω τάση στην έξοδο. Άρα λοιπόν, η διαφορική έξοδος είναι, ουσιαστικά, η διαφορά των δύο ρευμάτων επί Άρσε. Ας δούμε εδώ την περίπτωση, να κάνουμε κάποιους λογαριασμούς παράδειγμα. Έχουμε εδώ είσοδο μισόβολτ. Οι δύο αντιστάσεις, προσέξτε να το δείτε, τώρα αυτά είναι PMP, επομένως οι δύο αντιστάσεις είναι εδώ, αυτό εδώ λειτουργεί σαν πηγή. Θεωρούμε ότι το Ά είναι περίπου 1 για να μην παιδευόμαστε με λογαριασμούς. Και για να δούμε τη λειτουργία και το σημείο, τέλος πάντως, το οποίο ισορροπεί αυτό το κύκλωμα, αν υποθέσουμε ότι εδώ έχει είσοδο μηδέν και εδώ έχει μισόβολτ. Θεωρούμε ότι αυτό εδώ είναι ενεργό, το transistor, εφόσον εδώ έχουμε κάποια τιμή και εδώ έχουμε μηδέν, άρα αυτή είναι θετική η τιμή, αυτή είναι μηδέν, άρα αυτό Ά. Εάν θεωρήσουμε ότι Ά αυτή εδώ η τιμή είναι μηδέν εφτά βολτ, άρα αφού είναι μηδέν αυτό είναι μηδέν εφτά και επομένως αφού αυτό είναι μηδέν εφτά και αυτό είναι μηδέν πέντε, δεν φτάνει, είναι ορθή υπόλωση αλλά όχι ικανή. Είναι μηδέν εφτά εδώ και μηδέν πέντε εδώ. Είναι μηδέν δύο η ορθή υπόλωση. Δεν είναι ικανή για να Άγιει το τρανζίστο. Άρα το τρανζίστο είναι σε αποκοπή. Επομένως σημαίνει αυτό αμέσως ότι το ρεύμα αυτό είναι μηδέν αφού το τρανζίστο είναι σε αποκοπή. Άρα αυτή η τιμή εδώ είναι μίον πέντε βολτ, δεν υπάρχει ρεύμα εδώ και αντίστοιχα κάνουμε το λογαριασμό, το Ι είναι η τιμή αυτής της τάσης προς την αντίσταση ένα κιλόμα. Αυτό είπαμε είναι μηδέν εφτά βολτ. Άρα το ρεύμα είναι τέσσερα κόμμα τρία μίλια αμπέρ, το οποίο περνάει μόνο από αυτόν τον κλάδο. Και επομένως η τάση αυτή εδώ είναι μίον μηδέν εφτά βολτ. Και η διαφορά τους είναι βεσ σε δύο μίον βεσ σε ένα. Βλέπετε είναι περίπου τέσσερα κόμμα τρία βολτ η διαφορική έξοδος. Θα δούμε, νομίζω υπάρχει... Α, δεν υπάρχει. Αν είχαμε εδώ, ας πούμε, εδώ έχουμε μηδέν εφτά, αν εδώ είχαμε μηδέν. Ναι, ναι, μηδέν. Τότε θα είχαμε αγωγημότητα και στα δύο και θα έπρεπε να λογαριάσουμε και τον άλλο κλάδο. Έτσι, ξεκινάμε λοιπόν να κάνουμε την υπόθεση ότι το ένα άγι, βλέποντας περίπου εμπειρικά ποια είναι η πιο πιθανή περίπτωση, από αυτήν ξεκινάμε. Και αν επαληθεύσουμε τη λειτουργία, εντάξει. Αν όχι, λέμε ότι ξεκινήσαμε λάθος και δοκιμάζουμε να υποθέσουμε ότι δεν ισχύει αυτό, σχετικά με το ποιο transistor άγι. Δηλαδή, μπορεί να έχουν και τα δύο transistor, ή μπορεί να έχουν μόνο το ένα ή μόνο το άλλο. Αυτές οι τρεις περιπτώσεις είναι. Για να δούμε λοιπόν να πάρουμε εκείνες τις εξισώσεις και εκείνο το ωραίο διάγραμμα, που αντίστοιχο είχαμε πάρει και για το MOS transistor. Έχουμε δύο σήματα, Vb1 και Vb2. Vb1, Vb2, θεωρούμε ότι είναι τέτοιες οι συνθήκες ώστε άγουν και τα δύο transistor. Άρα, θεωρούμε την σχέση πλέον την εκθετική από την τυπική σχέση του transistor. Έχουμε διώξει εκείνο το μιον ένα από την έκφραση, διότι υποθέτως είπαμε ότι άγουν τα δύο transistor και επομένως εκείνο το μιον ένα δεν μας κάνει κάτι. Είναι η γνωστή εκθετική σχέση, το ρεύμα εκπομπου είναι εκθετική συνάρτηση της τάσης Vb. Η τάση Vb, στη μία περίπτωση, είναι Vb1-Vb και Vb2-Vb. Vb είναι η τάση εδώ. Αυτές είναι οι δύο εκφράσεις που είναι με βάση την σχέση ρεύματος τάσης Vbε στο transistor. Ρεύμα εκπομπου σε σχέση με την τάση βάση εκπομπου βεβαίως. Εδώ το α που προκύπτει είναι γιατί αυτή η σχέση ουσιαστικά μας έδινε το ρεύμα συλλέκτη. Επειδή η έκφραση επαναλαμβάνω αναφέρονταν σε ρεύμα συλλέκτη, εδώ πρακτικά εμείς θέλουμε να μελετήσουμε τα ρεύματα εκπομπου. Ουσιαστικά έτσι είναι αυτό το α, το οποίο παναλαμβάνω το βάζουμε για λόγους πληρότητας της μελέτης, αλλά σε πρακτικές εφαρμογές το θεωρούμε μονάδα το α. Άρα λοιπόν, διέρεση κατά μέλη εδώ προκύπτει ότι πλέον ο λόγος των δύο ρευμάτων είναι συνάρτηση της διαφορικής εισόδου. Ο λόγος των δύο ρευμάτων είναι συνάρτηση της διαφορικής εξόδου. Προκειμένου θέλουμε να βρούμε μια έκφραση για τα ρεύματα αυτά, χωριστά το καθένα, συναρτήσει της διαφορικής εισόδου. Άρα ένα ψιλομαγείρεμα στους τύπους, βλέπετε προσθέτουμε τη μονάδα αριστερά και δεξιά, κάνουμε τις πράξεις προς τη μία κατεύθυνση για να πετύχουμε αυτή την έκφραση αριθμητής ΙΕ1, εδώ αριθμητής ΙΕ2 και η ιδέα βεβαίως είναι να έρθει αυτό στον παρονομαστή γιατί αυτό κάνει Ι. Αυτό το άθροισμα υποχρεωτικά κάνει Ι. Η ιδέα είναι λοιπόν από αυτήν εδώ τη σχέση να εμφανίσουμε στον παρονομαστή ή στον αριθμητή τέλος πάντων το άθροισμα των δύο ρευμάτων, έτσι ώστε να βάλουμε Ι που είναι το ρέμα της πηγής, που το ξέρουμε. Άρα λοιπόν εδώ απλώς ένα τρίκ που εφαρμόζεται είναι να προσθέσουμε τη μονάδα, και εδώ μονάδα και εδώ μονάδα, και έτσι εμφανίζεται αυτό το ΙΕ1. Προσέξτε βέβαια με τον σωστό προσεκτικό χειρισμό, αυτό είναι Β'2-Β'1, αυτό είναι Β'1-Β'2. Δεν είναι ίσα τα δύο, έτσι. Είναι ΙΕ1, αυτό είναι ΙΕ2. Φυσικά αυτό εδώ, και επομένως παραλαμβάνω λίγο σωστό μαγείρεμα και έχουμε την έκφραση που θέλουμε, δηλαδή τα ρεύματα εξόδου του κάθε transistor, το ΙΣ μέσω του ΙΕ, σαν συνάρτηση του ΒΑΙΔ και της θερμικής τάσης, βέβαια που πάντοτε υπάρχει εκεί σαν παράμετρος. Και βλέπετε, είπαμε, η διαφορά είναι, το ένα είναι A στην ΒΑΙΔ, το άλλο είναι A στην μίον ΒΑΙΔ. Δηλαδή ένα μίον το οποίο φυσικά θα μας δώσει και τη διαφορά στην τιμή, γιατί τα δύο ρεύματα δεν είναι ακριβώς ίσα. Να λοιπόν το σχήμα στο οποίο είχαμε καταλήξει σε ένα παρόμοιο και στην περίπτωση του MOS transistor. Τι μας λέει λοιπόν εδώ η χαρακτηριστική αυτή. Προσοχή λίγο στην κανονικοποίηση που κάνουμε για να διαβάζετε για οποιαδήποτε περίπτωση. Εδώ ο οριζόντιος άξονας είναι ο λόγος ΒΑΙΔ προς ΒΕΤΑΦ. Έτσι, τις βλέπετε τις εκφράσεις. Άρα ο λόγος ΒΑΙΔ προς ΒΕΤΑΦ. Το ΒΕΤΑΦ είναι τα γνωστά 25-26 mV στη δερμοκρασία δωματίου. Άρα, καταλαβαίνετε, εδώ γι' αυτό το έχουμε σημειώσει εδώ, ότι ας πούμε όταν λέμε 4 στον άξονα αυτό, εννοούμε 4 ΒΕΤΑΦ. Δηλαδή, αν εδώ θέλαμε να δούμε τη μη ΒΑΙΔ, θα λέγαμε ότι είναι αυτό εδώ 100 mV. Άρα, λοιπόν, εδώ ο οριζόντρος άξονας είναι κανονικοποιημένος. Είναι ο λόγος ΒΑΙΔ προς ΒΕΤΑΦ. Ενώ ο κατακόρυφος άξονας είναι επίσης κανονικοποιημένος ως προς το ρεύμα. Όποιο ρεύμα, γι' αυτό είναι από 0 έως 1. Και ουσιαστικά μας λέει τι ποσοστό του ρεύματος της πηγής θα περάσει από τον έναν ή από τον άλλον κλάδο. Εδώ δηλαδή, για παράδειγμα, το 80% είναι από τον κλάδο 2 και αντίστοιχα το 20% είναι στον κλάδο 1, για αυτή τη τιμή. Εδώ, λοιπόν, να παρατηρήσουμε ότι η καμπύλη κάθε μία από αυτές, βλέπετε τη μορφή της, εκθετική. Η μεταβολή, δηλαδή, είναι εκθετική. Για να θεωρήσουμε γραμμική τη σχέση, διότι εκεί θέλουμε να καταλήξουμε, μη ξεχνάτον ότι θέλουμε να πάμε να φτιάξουμε έναν ενισχυτή, ο οποίος θα λειτουργεί γραμμικά. Θα είμαστε αναγκασμένοι να περιορίσουμε αρκετά το εύρος του σήματος εισόδου. Δηλαδή, για να θεωρήσουμε ότι ο διαφορικός ενισχυτής με διπολικά τρανζίστο, που λειτουργεί γραμμικά και μπορούμε να το χρησιμοποιήσουμε σαν ενισχυτή σήματος, θα πρέπει η τιμή του διαφορικού σήματος να είναι σχεδόν, ας πούμε, το μισό της β. Δηλαδή, σε μια πολύ μικρή περιοχή, το μισό της β σημαίνει 12-13 mV. Δηλαδή, χρήσιμο εύρος διαφορικής εισόδου είναι της τάξεως των 10 mV, σε πραγματική τιμή. Στο διαφορικό ενισχυτή, λοιπόν, με διπολικά, βλέπετε ότι, εξαιτίας της έντονα μη γραμμικής συμπεριφοράς του διπολικού τρανζίστο, της εκθετικής μεταβολής, η τάση είναι πολύ μικρή. Και θυμίζω ότι στο MOS, transistor, δεν είχαμε τόσο άσχημη περίπτωση, τόσο μικρή περιοχή, γιατί εκεί, οι παράμετρες που έμπαινε εδώ ήταν η τάση υπεροδίγησης, η οποία τάση υπεροδίγησης είναι της τάξεως των αρκετών εκατοντάδων mV. Δηλαδή, ο παρονομαστής εδώ δεν ήταν 25 mV, μπορούσε να είναι μεγαλύτερος. Επομένως, και μάλιστα ήταν και ένα ριζαδίο εκεί κάτι να συντελεστήσει. Επομένως, είχαμε λίγο μεγαλύτερο εύρος περιοχής διαφορικής εισόδου. Εδώ είναι πιο στενά τα πράγματα. Διαφορικός ενισχυτής λειτουργεί καλά μόνο για πολύ μικρές διαφορικές εισόδους. Υπήρχε κάποια ερώτηση, ναι. Αυτό όμως δεν είναι αλληλεπτικά χρήσιμο το κύκλο μας στην πλητηρία. Ακριβώς. Το μειονέκτημα είναι αυτό που είπαμε. Ότι για γραμμική περιοχή, για γραμμική λειτουργία έχουμε πολύ μικρό εύρος. Αλλά, για αυτός ο ενισχυτής είναι πολύ χρήσιμος για ψηφιακή λειτουργία. Είναι πολύ χρήσιμος επειδή ακριβώς μπορεί πολύ γρήγορα να περάσει από τη μια περιοχή στην άλλη. Είναι πολύ χρήσιμος για λειτουργία συγκριτή και γενικά για λειτουργία ψηφιακή. Και μάλιστα επειδή τα τρανζίστορ δεν πάνε στον κόρο. Οι συνθήκες είναι τέτοιες που δεν πάνε στον κορεσμό τα τρανζίστορ. Επομένως αυτό σημαίνει ότι η ταχύτητα μεταβολής από το μηδέν στο ένα, από το άγω δεν άγω είναι πολύ καλή. Άρα το διαφορικός δεύγως το διπολικό είναι από τις καλές επιλογές για υλοποίηση ψηφιακών συγκριτών. Γενικά για ψηφιακά κυκλώματα. Θυμίζω την έννοια του κόρου και το βαθιάς των κόρων. Δηλαδή ο κόρος σημαίνει φορτία που μαζεύονται, συσσωρεύονται στην περιοχή της βάσης. Πρακτικά λοιπόν, όταν θέλουμε να βγει το τρανζίστορ από τον κόρο, πρέπει να απορροφήσουμε αυτά τα φορτία, είναι μια αργή διαδικασία. Θα δείτε κάποια στιγμή σε κάποια εργαστήρια στην ηλεκτρονική τρία, που το βλέπουμε αυτό πειραματικά, ότι πράγματι το να βγει το τρανζίστορ από τον κόρο, είναι πιο αργή διαδικασία από το να μπει στον κόρο. Δηλαδή από το 0 στο 1 η μετάβαση, το βλέπετε στον παλμογράφο είναι γρήγορη, από το 1 στο 0 αργεί. Έχει μια σχετική καθυστέρηση. Επομένως γι' αυτό λέμε, όσο πιο βαθιά στον κόρο πάει το τρανζίστορ, δηλαδή όσο πιο πολύ κορεσμό έχουμε, τόσο πιο αργό χρόνο του να βγει το τρανζίστορ από τον κόρο θα έχουμε δυστυχώς. Άρα το γεγονός ότι σε αυτή τη διάταξη δεν πάντα τρανζίστος τον κορεσμό, είναι θετικό για να δουλεύουν για ψηφιακή λειτουργία. Γιατί η μετάβαση 0-1-1-0 είναι ξίσου γρήγορη. Ωραία, ήταν καλή η παρατήρηση για να μπορέσουμε να πούμε και αυτά τα δυο πράγματα. Για να δούμε λίγο, θυμάστε στο MOS-τρανζίστορ το τρίκ που κάναμε για να μεγαλώσουμε το εύρος της δυναμικής περιοχής εισόδου. Αλλάζαμε το Vover voltage, την τάση υπεροδήγησης. Λέγαμε τι θα γίνει αν αλλάξουμε την τάση υπεροδήγησης. Φυσικά είπαμε εκεί τα συν και τα πλήν, πώς τη κερδίζουμε και τη χάνουμε σε κάθε περίπτωση. Εδώ λοιπόν το τρίκ για να αυξήσουμε την γραμμική περιοχή εισόδου, είναι να βάλουμε αυτές τις αντιστάσεις εδώ. Βάζουμε λοιπόν εδώ συγκεκριμένες τιμές αντιστάσεων. Στην τάξη των μερικών δεκάδων ή εκατοντάδων ΩΜ είναι αυτές οι αντιστάσεις. Έτσι ώστε να βλέπετε εδώ, αυτή η χαρακτηριστική είναι αυτή που είδαμε προηγουμένως, όπου η πτώση τάσης είναι 0, δεν υπάρχει αντίσταση ΩΜ. Στη συνέχεια βλέπουμε πώς μεταβάλλεται η χαρακτηριστική, εάν έχουμε πτώση τάσης πάνω στην ΩΜ ίση με 10 Β, 10 Β σημαίνει 250 μιλιβόλτρ. Όλα είναι σε σχέση με τη δημή Β, ή αν έχουμε 20 Β. Άρα λοιπόν αυτό είναι ένα αρκετά χρήσιμο διάγραμμα, το οποίο μας λέει ότι, αν βάλουμε τέτοια τιμή αρέψιλον, ώστε η πτώση τάσης πάνω εδώ να είναι 250 ή 500 μιλιβόλτρ, το γινόμενο ΥΠΑ, έτσι όχι πτώση τάσης εδώ πάνω, γιατί στην κάθε μία από αυτές περνάει ΥΠΑ στην κανονική λειτουργία. Αυτό που λέει εκεί είναι ΥΠΑ, αυτή είναι η παράμετρος, είναι δηλαδή το μισό αυτής της τάσης, γιατί εδώ επαναλαμβάνω περνάει ΥΠΑ, ΥΠΑ, ΥΠΑ, ανάγουν και τα δύο. Εδώ όμως βέβαια η σύγκριση γίνεται για την περίπτωση που όλο το ρεύμα θα περάσει από τον έναν κλάδο. Γι' αυτό συζητάμε για αυτή τη τιμή. Αν λοιπόν το ρεύμα περάσει από τον έναν κλάδο, όλο το ΥΠΑ, για 250 μιλιβόλτ ήδη βρήναμε αντί για 4 πήγαμε στο 16 και αντίστοιχα για 20 πήγαμε αρκετά πιο κάτω, βλέπετε τη μεταβολή. Μπορούμε τελικά δηλαδή να πάρουμε ένα αρκετά μεγαλύτερο εύρος τη μόνη σόδου. Τι πληρώνουμε γι' αυτό, τι χάνουμε δηλαδή, μικρότερο κέρδος. Η κλήση είναι το κέρδος. Η κλήση που έχουμε εδώ είναι το κέρδος της βαθμίδας. Άρα λοιπόν, εάν βάλουμε εδώ την αντίσταση θα πάρουμε μεγαλύτερη δυναμική περιοχή εισόδου και θα χάσουμε σε κέρδος gm. Το κέρδος δηλαδή της βαθμίδας θα είναι μικρότερο. Άρα λοιπόν, κανείς έχει να ισορροπήσει μεταξύ αυτών των δύο. Να δει δηλαδή τι το συμφέρει, τι θέλει. Θέλει μεγαλύτερο εύρος, θα πληρώσει σε μικρότερο κέρδος του διαφορικού ενισχυτή. Για να δούμε λίγο εδώ το μικρό σήμα. Μάλλον όχι, καλύτερα να σταματήσουμε εδώ για σήμερα και θα δούμε το μικρό σήμα την επόμενη φορά.