3.4. - Carichi attivi
Negli amplificatori in generale, e in quelli differenziali in particolare, l'amplificazione di tensione è limitata dal valore del carico sul collettore che, perì non portare a tensioni di alimentazione troppo grandi, non può assumere valori troppo elevati.
Per superare tale limitazione si può ricorrere ad un carico non lineare in grado di realizzare una resistenza dinamica differenziale molto grande e, contemporaneamente, una resistenza di polarizzazione di valore contenuto.
La configurazione a specchio di corrente presenta in genere una resistenza statica dell'ordine di qualche KW (le correnti sono dell'ordine dei mA e il BJT che controlla la corrente è collegato all'alimentazione, dell'ordine della decina di volt). Tuttavia, dal momento che si caratterizza come generatore di corrente costante, essa presenta una resistenza dinamica molto elevata, che la rende idonea ad essere impiegata come carico attivo in stadi amplificatori, per ottenere valori elevati del guadagno.
In figura è rappresentato il classico amplificatore differenziale.
Il generatore di corrente costante IT può essere realizzato con uno dei circuiti a specchio di corrente prima esaminati.
I transistors TR3 e TR4, uno specchio di corrente realizzato con BJT PNP, costituiscono il carico attivo dei transistors TR1 e TR2 e impongono l'uguaglianza delle correnti I1 e I3 (I1 = I3).
Quando V1 = V2, supponendo i transistors TR1 e TR2 esattamente uguali e con b
infinito, si ha:
Poiché ;
la corrente che viene erogata allo stadio successivo è quindi nulla.
Applicando, invece, un segnale Vd = V1 - V2 le correnti nei transistors TR1 e TR2 si sbilanciano e risultano diverse.
Poiché ,
cioè la corrente di uscita Io è uguale a I1 - I2 con una impedenza d'uscita uguale alla rce del transistor TR4. La corrente Io viene quindi fornita ad un successivo stadio con impedenza di ingresso molto elevata (RL in figura) realizzando elevati guadagni di tensione dell'ordine di varie migliaia.
Una struttura circuitale del tipo di quella di figura, eventualmente a JFET, costituisce normalmente lo stadio di ingresso di tutti gli amplificatori operazionali.