差动放大电路.
第13讲--差动放大电路课件
+ T1 RC1 uBE1
－ iE1
RS2 －
+ uod －
+
+
uo1
uo2
－
－
RE iE
iC2
iB2 T2
RC2
+
uBE2 －
iE2
❖ 由三极管e极电流与e极电压指数关系，电流方程：
iC1
iE1＝I ES
exp( u BE1 UT
)
iE iE1 iE2 iC1 iC2
iC 2
iE2＝I ES
2024/10/10
电子电路基础
第十三讲 差动放大电路 （1）
1
主要内容
7.1 基本电路及特征分析 7.2 双端输入、单端输出差动放大电路旳特征 7.3 单端输入、双端输出差动放大电路旳特征 7.4 单端输入、单端输出差动放大电路旳特征 7.5 有源偏置差动放大电路
2
零点漂移
❖ 放大电路无输入时，还有缓慢变化旳电压 输出旳现象为零点漂移
(2)先求rbe,再用前述公式
rbe
rbb
UT ICQ
134 100 26 1.1
2.5(k)
ASD
RC1 //( RL / 2)
RS1 rbe1
100 5 // 5 71
1 2.5
VCC
iC1
iC2
RC1
RL
RC2
Ri 2(RS1 rbe1)
2 (1 2.5) 7(k)
❖ 增大发射极电阻RE旳阻值，线性范围增大
uo1, uo2
uo2
uodm
uo1
RE 小
RE 大
uid
0
电压传输特性
第二节差动式放大电路
共摸信号：是指两个幅度相等、极性相同的双端输入信号。
差摸、共摸混合信号：是指两个极性相同（或不同）、幅度 不等的信号加在差分放大电路的输入端，则相当于一组差模 信号迭加在共模信号上，共同加在差分放大电路的输入端。
差模信号
共模信号
（一）工作原理：
各元件相同：即T1，T2管对称
第六章 集成运算放大器
第二节 差动式放大电路 (Differential Amplifier)
一、基本差动放大电路
电路组成
特点： a.两只完全相同的管子； b.两个输入端，
两个输出端； c.元件参数对称；
差分放大电路一般有两个输入端：反相输入端和同相输入端， 如图所示。在输入端ui1输入极性为正的信号，输出信号极性 与其相反，称该输入端为反相输入端。在输入端ui2 输入极 性为正的信号，而输出信号极性与其相同，称该输入端为同 相输入端。极性的判断以图中确定的正方向为准。
分对管”，两半电路中对应的电阻可用电桥精密选配， 尽可能保证阻值对称性精度满足要求。
结论：可想而知，即使采取了这些措施，差动放大
电路的两半电路仍不可能完全对称，也就是说，零点 漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。
2。差模输入方式
Ui1=Uid，Ui2=Uid
差模输入信号为Ui1 － Ui2=2 Uid
若Ui1的瞬时极性与参考 极性一致，则Ui2的瞬时 极性与参考极性相反。则
有：
ui1↑→ib1 ↑ →ic1 ↑ →uc1↓
ui2 ↓ →ib2 ↓ →ic2 ↓ →uc2 ↑
差模输入方式
输出电压uO= uC1 － uC2≠0，而是出现 了信号，记为Uod。
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第一节差动放大电路
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.1.1 差动放大电路的基本结构 差动放大电路如图３-１所示。
图3-2中可以算出差模输入电阻为: Rid＝２(ｒbe+Rb) 输出电阻为： Rο＝２RC
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.3 共模输入信号与共模抑制比ＫCMR
在差动放大器两输入端同时输入一对极性相同、幅度相 同的信号称为共模输入方式。定义共模信号uic为两个输入信 号的算术平均值，即：
uic
ui1
差动放大电路及集成运算放大器
因此，其差模电压放大倍数为：
Aud
uo uid
Rc
Rb rbe
上式说明，该电压放大倍数与单管共射放大电路的电压
放大倍数相等。
这里我们用两套电路的元件实现的电压放大倍数和一套 电路相同。但该电路具有很好的超低频性能和很强的抑制零 点漂移的能力，这个问题下面还要详细讨论。
uo uo1 uo2 2uo1
差动放大电路及集成运算放大器
由图3-2可以计算出VT1、VT2的输出电压分别为：
VT1的输出电压：
uo1
Rcuid
2(Rb rbe )
VT2的输出电压：
uo 2
Rcuid
2(Rb rbe )
则差动放大电路的双端输出电压为：
uo
uo1
uo2
RCuid
Rb rbe
在一些超低频及直流放大电路中，级间耦合必须采用直 接耦合方式。直接耦合电路既能放大交流信号又能放大直流 信号，具有相当好的低频特性，所以又常称为直流放大器。 但由于其内部各级电路的静态工作点相互影响,给电路设计 和调整带来诸多不便。
差动放大电路
差动放大电路有两个输入端：若信号从两个输入端加入，称为双端输入；若信 号仅从一个输入端加入，则称为单端输入。
差动放大电路有两个输出端：集电极C1 和 C2。若信号从C1 和 C2 同时输出， 则称为双端输出；若信号仅从集电极 C1 或C2 对地输出，则称为单端输出。
按照信号的输入输出方式，差动放大电路有四种接法。 除了前面介绍的双端输入/双端输出方式外，差动放大电路还有另外三种接 线方式，即双端输入/单端输出、单端输入/双端输出和单端输入/单端输出。 在四种不同的输入输出方式中，双端输入/双端输出方式为浮地形式的输入 输出方式。在要求对地输入的场合，就只能采用单端对地的输入方式；而要求 对地输出时，则只能采用单端对地输出的方式。 单端输出电路的差模电压放大倍数为双端输出电路的一半，即
1）对称性：理想情况下，电路左右两 部分完全对称，RB1 RB2 RB ，RC1 RC2 RC， 而且 管子与 管子的特性完全相
同，1 2 ，rbe1 rbe2 rbe。 2）长尾特点：由于电路采用双电源供
电， RE上所需的电压由负电源 VEE 提供， 就像拖着一个长长的尾巴，因此把这种电 路称为“长尾式差动放大电路”。
uoc是在 uic作用下的输出电压。根据定义有
Ac
uoc uic
差动放大电路加共模信号
由于差动放大电路是对称的，在共模信号作用下，两管集电极电位的变化 相同，即 uc1 uc2 ，因此，双端共模输出电压为
uoc uc1 uc2 0
即 Ac 0 。但是，由于实际上两半电路不可能做到完全对称，所以电路仍可能 有微弱的共模输出信号。一般情况下，| Ac|<<1。
直接耦合放大电路的零点漂移
引起零点漂移的原因很多，如温度变化、直流电源波动、元器件老化等。 其中，温度变化影响最大，故零点漂移常被称为温度漂移，简称温漂。温度变 化引起各级工作点变化，尽管这种变化是缓慢的，但由于是直接耦合，因此漂 移会被逐级放大，尤其是第一级，其漂移影响最大。在输出级，漂移信号（虚 假信号）与有用信号相混合，使有效信号的辨识更加困难。
差动放大电路
uic = (ui1+ ui2 ) / 2
ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V) ui2 = 0.99 = 1.00 – 0.01 (V) = 1.01 – 0.99 = 0.02 (V) u = u + 1 u
i1 = ic + 2 id
3 差动放大电路的计算
RC RC
uo ui1
例1
RC
(1)求差模输入电压 uid 、共模输入电压 uic ) +VCC (2) 若 Aud = – 50、 Auc = – 0.05 ) 、
RC
uo 求输出电压 uo，及 KCMR 1.01 V uC2 0.99 V uC1 [解](1) 可将任意输入信号分解为 ui2 ) ui1 V V2 1 共模信号和差模信号之和 共模信号 差模信号 R
(1)求静态工作点； )求静态工作点； +V RC +6CC V 7.5 k ui2 V2 IREF
Hale Waihona Puke K CMRAud = Auc
实际中还常用对数的形式表示共模抑制比， 实际中还常用对数的形式表示共模抑制比，即 常用对数的形式表示共模抑制比
Aud K CMR (dB ) = 20 lg Auc
值越大， 若Auc＝0，则KCMR→∞，这是理想情况。这个值越大，表 ， ，这是理想情况。这个值越大 示电路对共模信号的抑制能力越好 抑制能力越好。 示电路对共模信号的抑制能力越好。一般差动放大电路的 KCMR约为 约为60dB，较好的可达 ，较好的可达120dB。 。
EE
VEE
uid = u i1 – u i2
= 1 (V) ui2 = uic 1 uid 2 uod = Auduid = – 50 × 0.02 = – 1 (V) (2) ) uoc = Aucuic = – 0.05 × 1 = – 0.05 (V) uo = Auduid + Aucuic = –1.05 (V) 50 Aud = 20 lg K CMR (dB ) = 20 lg = 60 (dB) 0.05 Auc
差动放大电路
为了表示由于温度变化引起的漂移，常把温度每升高 1oC时，输出电压的变化量ΔUo按放大电路的总增益Au折 合到输入端的等效输入漂移电压ΔUi作为温漂指标。
温漂是直接耦合放大电路所特有的现象，也是最棘手 的问题。人们采用各种补偿措施来抑制温漂，其中最有 效的方法是使用差动放大电路来抑制零点漂移。
1.2 差动放大电路的对零点漂移的抑制
VEE
图 8.10 差模输入电路
VCC
ic1
ic2
Rb
uic
ui1 ib1
Rc
Rc
uoc
T1
T2
ie1
ie2
Rb ib2 ui2
Re
VEE
图 8.11 共模输入电路
差模输入时，ui1 = - ui2，由于两管的输入电压方向 相反，流过两管的电流方向也相反。一管电流增加，另 一管的电流减小，在电路完全对称的条件下，ic1增加的 量与ic2减小的量相等，所以流过Re的电流变化为零，则 URe = 0。可以认为：Re对差模信号呈短路状态，交流通 路如图8.12所示，由图可以看出，当从两管集电极取电 压时，其差模电压放大倍数表示为
故输出电压
uo UC1 UC2 0
由此可知，输入信号为零时，基本差动放大电路的输 出信号电压uo也为零。
VCC
Rb1 ui1
Rc1
Rc2
T1
T2
RP
Rb2 ui2
Re VEE
图 8.9 基本差动放大电路
2. 抑制零点漂移的演示
演示过程如下：
（1）当将两输入端与地连接即uபைடு நூலகம் = 0时，将万用表直 流电压挡接在输出端，此时会发现，万用表的指针几乎 不动，即Uo = 0 。如果有偏差，可通过调节电位器RP 弥 补因两管参数误差造成的不对称性，可使输出电压Uo = 0。
差动放大电路(
§5、1差动放大电路(第三页)这一页我们来学习另一种差动放大电路和差动放大电路的四种接法一：恒流源差动放大电路我们知道长尾式差动电路，由于接入Re，提高了共模信号的抑制能力，且Re越大，抑制能力越强，但Re增大，使得Re上的直流压降增大，要使管子能正常工作，必须提高UEE的值，这样做是很不划算的。
因此我们用恒流源代替Re，它的电路图如右图所示：恒流源差动放大电路的指标运算，与长尾式完全一样，只需用ro3代替Re即可二：差动放大电路的四种接法差动放大电路有两个输入端和两个输出端，因此信号的输入、输出方式有四种情况。
（1）双端输入、双端输出它的电路的接法如图（1）所示：差模电压的放大倍数为：共模电压的放大倍数为：共模抑制比为：CMRR→∞(2)双端输入、单端输出它的电路接法如图(2)所示:差模电压的放大倍数为:共模电压的放大倍数为:共模抑制比为:(3)单端输入、双端输出它的电路接法如图（3）所示：这种放大电路忽略共模信号的放大作用时，它就等效为双端输入的情况。
双端输入的结论均适用单端输入、双端输出。
(4)单端输入、双端输出它的电路的接法如图（4）所示：它等效于双端输入、单端输出。
这种接法的特点是：它比单管基本放大电路的抑制零漂的能力强，还可根据不同的输出端，得到同相或反相关系。
三：总结由以上我们可以看出：差动放大电路电压放大倍数仅与输出形式有关，只要是双端输出，它的差模电压放大倍数与单管基本的放大电路相同；如为单端输出，它的差模电压放大倍数是单管基本电压放大倍数的一半，输入电阻都相同。
下一节返回§5、2集成运算放大器集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路一：集成运放的组成它有四部分组成：1、偏置电路；2、输入级：为了抑制零漂，采用差动放大电路3、中间级：为了提高放大倍数，一般采用有源负载的共射放大电路。
4、输出级：为了提高电路驱动负载的能力，一般采用互补对称输出级电路二：集成运放的性能指标（扼要介绍）1、开环差模电压放大倍数 Aod它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。
音频功放电路的分析与制作—差动放大电路
零输入零输出
若V与UC的变
化一样，则输 出电压就没有
漂移
信号特点？能 否放大？
5
差动放大电路
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一、典型差动放大电路
1.电路特征
（1）电路理想对称
u
R
C
O
B1
VT1 RP
R
C
VT2
12
5. 主要特点
R
u
R
C
O
B1
VT1 RP
R
C
VT2
u
i1
R-UE EE
+UCC R
B1
u i2
差动放大电路放大差模信号，抑制差模信号， 两输入端中一个为同相输入端（输出与输入同相位），
一个为反相输入端（输出与输入反相位） 。
13
6. 工作方式
双入双出：Ad大；AC 0；KCMRR ∞ 双入单出：Ad约为双出的一半；；AC 小，KCMRR 大
uod ( uc1 ) ( uc2 ) 2uc1 11
4. 主要性能指标
（1）差模电压放大倍数:
Ad
u od ud
大！
（2）共模电压放大倍数:
Ac
u oc uc
0！
两边完全对称
（3）共模抑制比:
K CMRR
=
Ad Ac
！
（Common - Mode Rejection Ratio)
差放放大的是两输入端的差：uo=Aud（ui1-ui2）
ui1 = -ui2= ud
（2）共模输入:( common mode)
差动放大电路
当电源电压或温度变化时，两管的集电极电流和电位同时发生变化，输
出电压Uo＝UCE1－UCE2＝0。因此，尽管各管的零点漂移仍存在，但输出电 压为零，整个放大电路的零点漂移得到抑制。
差
动
放差
大 电 路
动 放 大 电
路
的
分
析
1.2
第5页
2 动态分析
当有信号输入时，对称差动放大电路可以分为差模输入和共模输入两种 情况进行分析。其中，放大器两端分别输入大小相等、极性相反的信号（即 ui1＝－ui2）时称为差模输入；放大器两端分别输入大小相等、极性相同的信 号（即ui1＝ui2）时称为共模输入。
Aud
Aud1
RC
rbe
两输入端之间的差模输入电阻为：
rid 2(RS rbe )
两输出端之间的差模输出电阻为：
rod 2RC
差
动
放差
大 电 路
动 放 大 电
路
的
分
析
1.2
第8页
2 动态分析
2）共模输入
在共模输入信号的作用下，对于完全对称的差动放大电路来说，两管的 集电极电位变化相同，因而输出电压等于零，所以，差动放大电路对共模信 号没有放大能力，即放大倍数Auc为零。
电 工 电 子 技 术
过渡页
第2页
差动放大电路
• 1.1 概述 • 1.2 差动放大电路的分析
差 动 放 大 电 路
概 述
1.1
第3页
差动放大电路是由对称的两个基本放大电路，通过射极公共电阻耦合构 成的，如图10-16所示。对称的含义是两个晶体管的特性一致，电路参数对应）和两个输出端（晶体 管的集电极）。若信号同时从两个输入 端加入，称为双端输入；若信号仅从一 个输入端加入，称为单端输入。若信号 同时从两个输出端输出称为双端输出； 若信号仅从一个输出端输出称为单端输 出。
差动放大电路与功率放大电路
差动放大电路与功率放大电路差动放大电路和功率放大电路是普遍应用于电子系统中的两种电路。
虽然两者在电路设计和应用上有些差异，但它们的基本原理和作用都非常重要。
在这篇文章中，我们将探讨这两种电路的基础知识、工作原理和应用。
一、差动放大电路差动放大电路是一种可以选择性地放大两个输入信号之间差异的电路。
差动放大电路通常由两级放大器组成：一级放大器负责信号转换和增强，二级放大器负责进一步增加放大器的输出电压。
差分放大器由晶体管、场效应管或其他半导体元件制成。
差动放大电路有很多应用，其中最重要的是多路信号选择和噪声消除。
差分放大器可以简单地实现这些功能，因为它可以抑制共模信号和噪声。
通过差分放大器，可以选择性地采样频谱和滤除滞后噪声，这对音频和高速传输等应用非常有用。
二、功率放大电路功率放大电路是一种将输入信号进行更强和更大的驱动力的电路。
功率放大电路通常被用于放大音频和视频信号，以增加信号的音量或亮度。
功率放大电路由晶体管、场效应管或大功率集成电路制成。
功率放大电路通常需要高电流和高电压。
为了使功率放大电路能够工作，它们通常以比工作电压更高的电压供电。
然后，内部电路稳压器将高电压转换为理想的工作电压。
同样的，电源必须保证功率放大器获得足够的电流以克服负载电阻和电容的阻力。
三、差动放大电路与功率放大电路的不同1. 功能不同：差动放大电路可以选择性地放大差异信号，噪声和干扰；功率放大电路主要用于放大输入信号。
2. 构造不同：差分放大器通常由晶体管和场效应管制成；功率放大器通常由大功率集成电路制成。
3. 工作电压不同：由于功率放大电路需要较高的电流和电压，因此它们通常需要高电流和高压以实现其功能；差分放大器的电路要求比功率放大器低得多。
4. 电源不同：为了使功率放大电路能够工作，它们通常以比工作电压更高的电压供电。
差分放大器的电源要求比功率放大器低。
四、总结差异放大器和功率放大器在电路设计和应用中都很重要。
差分放大器被广泛用于噪声消除和多路信号选择，而功率放大器被广泛用于音频和视频放大。
差动放大电路_实验报告
一、实验目的1. 理解差动放大电路的工作原理及特点。
2. 掌握差动放大电路的性能指标测试方法。
3. 分析差动放大电路在抑制共模信号和放大差模信号方面的作用。
4. 通过实验验证理论分析的正确性。
二、实验原理差动放大电路由两个结构相同、参数对称的放大电路组成，分别称为同相输入端和反相输入端。
当输入信号同时作用于两个输入端时，电路能够有效抑制共模信号，放大差模信号。
三、实验器材1. 模拟电路实验箱2. 实验线路板3. 万用电表4. 信号发生器5. 示波器6. 线路连接线四、实验步骤1. 搭建电路：根据实验原理图，在实验线路板上搭建差动放大电路。
2. 静态测试：使用万用电表测量电路的静态工作点，确保电路正常工作。
3. 差模信号测试：向电路输入差模信号，使用示波器观察输出波形，并记录数据。
4. 共模信号测试：向电路输入共模信号，使用示波器观察输出波形，并记录数据。
5. 性能指标测试：根据测试数据，计算差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、共模抑制比等性能指标。
五、实验结果与分析1. 静态测试结果：电路静态工作点稳定，符合设计要求。
2. 差模信号测试结果：输入差模信号时，输出波形清晰，差模电压放大倍数符合理论计算值。
3. 共模信号测试结果：输入共模信号时，输出波形基本消失，说明电路对共模信号抑制效果良好。
4. 性能指标测试结果：差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、共模抑制比等性能指标均达到预期目标。
六、实验结论1. 差动放大电路能够有效抑制共模信号，放大差模信号，具有较好的线性度和稳定性。
2. 通过实验验证了理论分析的正确性，加深了对差动放大电路的理解。
3. 实验过程中，掌握了差动放大电路的搭建、测试和性能指标计算方法。
七、实验注意事项1. 实验过程中，注意电路的连接和调整，确保电路正常工作。
2. 测试数据要准确记录，以便后续分析。
3. 注意安全，避免触电等事故发生。
八、实验拓展1. 研究不同类型的差动放大电路，如具有恒流源的差动放大电路、差分放大电路的频率响应等。
差动放大电路
差动放大电路差动放大电路是一种常用的电子电路，用于放大和增强信号。
它由多个放大器组成，每个放大器都有一个输入端和一个输出端，通过适当的连接方式，可以实现信号的差分放大。
差动放大电路常用于音频放大、信号处理等领域，下面我们来详细介绍一下它的原理和应用。
差动放大电路的基本原理是利用两个相互耦合的放大器同时对输入信号进行放大，然后将它们的输出信号相减得到差分信号。
其优点是可以抑制共模信号，提高系统的抗干扰能力，减小噪声的影响。
差动放大电路可以分为单端输入差动放大电路和双端输入差动放大电路两种。
单端输入差动放大电路一般由一个差动放大器和一个普通放大器组成，其基本结构如下：（此处省略图片描述）图中的OA1和OA2为两个放大器，VIN+和VIN-为差动输入信号，VOUT为输出信号。
而双端输入差动放大电路一般由两个差动放大器组成，其基本结构如下：（此处省略图片描述）图中的OA1和OA2为两个放大器，VIN1+和VIN1-为一个差动输入信号，VIN2+和VIN2-为另一个差动输入信号，VOUT为输出信号。
差动放大电路的输出电压可以用以下公式来表示：VOUT = (V1 - V2) * A其中，V1和V2分别为输入信号的电压，A为放大器的放大倍数。
差动放大电路的应用非常广泛。
例如，在音频放大领域，差动放大电路常用于放大麦克风、音乐设备等音频信号，并提供高质量的声音。
此外，它还常被应用于仪器仪表、通信设备、测量系统等领域，用于放大小信号、增强信号的稳定性和精确性。
总结一下，差动放大电路是一种用于放大和增强信号的电子电路。
它能够通过差分放大的方式来抑制共模信号，提高系统的抗干扰能力。
差动放大电路的结构和工作原理相对简单，应用范围广泛。
无论是音频放大、信号处理还是其他领域，差动放大电路都发挥着重要作用。
希望通过本文的介绍，您对差动放大电路有了更深入的了解。
差动放大电路
二、 抑制零漂的原理
当 ui1 = ui2 =0 时： uo= UC1 - UC2 = 0 当温度变化时： uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0
14
三、差模电压放 大倍数Aud
差模输入电压：Uid＝Ui1－Ui2
差模输入信号： ui1 =- ui2 =1/2*Uid （大小相等，极性相反） 因ui1 = -ui2， uo1 =-uo2 uo= uo1 - uo2= 2uo1
输入电阻 Ri 2( Rb rbe) 输入：单端或双端；双端输出
RL 2 ; Ac 0; Ro 2 Rc Ad Rb rbe R e //
输入：单端或双端；单端输出 单端输入
RL ( Rc // RL) 2 ; Ac Ad ; Ro Rc 2( Rb rbe ) Rb rbe 2(1 ) Re R e //
7
直接耦合
＋EC RB1 RC1 V1 Rs ＋ Us － RC2 V2 VZ ＋ Uo －
为了避免电容对缓慢信号带来的不良影响，去掉耦合电容， 将前级输出直接连到下一级，我们称之为直接耦合。 直接耦合的缺点：适用传送缓慢变化的信号。 直接耦合的缺点：前后级Q点相互影响。零点漂移。
8
变压器耦合
T1 RB11 V2 RB22 CE1 CB RE2 CE2 RB12 ＋EC T2 RL
40
uOd ic( Rc // RL) ( Rc // RL) Ad uid 2ib( Rb rbe) 2( Rb rbe) Ri 2( Rb rbe); Ro Rc
41
42
上面两图为：单端输入，双端输出
差动放大电路
T2
2RE
2RE
uic2
(1) 共模放大倍数
RC
uoc1 Au1 uic1
RC
ic2 ic1
uo T T2
uoc2 Au 2 uic2
RB
RB
c uoc1 uoc2 1
uoc uoc1 uoc2 0
uic2
uic1
2RE
共模抑制比
2RE
Auc 0
Aud Auc
KCMR =
U R2
R1
R2 VEE R1 R2
U R 2 U BE3 R3
T3
I E3
R2
R3 -VEE
1 1 I C1 I C2 I C3 I E3 2 2
电流源的作用
1. 电流源相当于阻值很大的电阻。 2. 电流源不影响差模放大倍数。
3. 电流源影响共模放大倍数，使共模放 大倍数减小，从而增加共模抑制比， 理想的电流源相当于阻值为无穷大的 电阻，所以共模抑制比是无穷大。
输入电阻 Rid 2( RB rbe1 ) 输出电阻 Rod = 2RC
2、 共模特性
RB
+VCC
RC
ic2
T1
uoc
uoc1
ic1 R C uoc2 RB
T2
uic
RE
–VEE RE对共模信号有抑制作用。
共模信号通路
RC
ic2 ic1
uo
RC
RB
c uoc1 uoc2
RB
T uic1
1
Rod =RC
差动放大电路的性能指标
输入输出 方式
双入、双出 uo=uo1-uo2 双入、单出 uo=uo1
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第三节集成运算放大器及其应用
差动放大电路及集成运算放大器
3.3.3.4 差模输入电阻rid
是指运放在输入差模信号时的输入电阻。对信号源来说，
差模输入电阻rid的值越大，对其影响越小。理想运放的rid
为无穷大。
3.3.3.5 开环输出电阻ro
运放在开环状态且负载开路时的输出电阻。其数值越小，
带负载的能力越强。理想运放的ro = 0。
i11
ui1 R11
；i12
ui 2 R12
该参数表示运放两个输入端之间所能承受的最大差模电 压值，输入电压超过该值时，差动放大电路的对管中某侧的 三极管发射结会出现反向击穿，损坏运放电路。运放μA741 的最大差模输入电压为30V。
差动放大电路及集成运算放大器
3.3.3.2 最大共模输入电压Uicmax
这是指运算放大器输入端能承受的最大共模输入电压。 当运放输入端所加的共模电压超过一定幅度时，放大管将退 出放大区，使运放失去差模放大的能力，共模抑制比明显下 降。运放μA741在电源电压为±15V时，输入共模电压应在 ±13V以内。
如果输入信号从同相输入端引入，运放电路就成了同相 比例运算放大电路。如图3-20所示。根据理想运算放大器的 特性：u u ui i1 i f 得：
i1
u R1
ui R1
if
u uo RF
ui uo RF
因而: uo
1
RF R1
ui
Auf
uo ui
1
RF R1
差动放大电路及集成运算放大器
该电路的反馈类型为串联电.3.4.3 反相加法器 如果在反相输入比例运算电路的输入端增加若干输入支
路，就构成反相加法运算电路，也称求和电路，如图3-22所 示。
差动放大电路
VsVOFF = 0 VA MP L = 10mV FRE Q = 1 K 5.638uA
0
0
V1 1.838mA
931.1uA
0
0
输出文件—静态工作点
**** SMALL SIGNAL BIAS SOLUTION TEMPERATURE = 27.000 DEG C
******************************************************************************
0.8
0.6
0.4
0.2
V（out1)-V(out2)/V(Vs+:+)
0 1.0Hz 10Hz V(out1) / V(Vs+:+)
100Hz ( V(out1)
1.0KHz 10KHz - V(out2))/ V(Vs+:+)
100KHz Frequency
1.0MHz
10MHz
100MHz
1.0GHz
10GHz
单端输入时的特性
VS2-的AC， Voff，Vampl， Freq项均为0； 输入信号只 从一端接入， 另一端的输 入信号为零。
RC22 RC21 3k out21 RS 21 100 Vs2 + Q21 3k out22 Q22 RS 22 100 Vs2 VOFF = 0 VA MP L = 0 FRE Q = 0
RC2 3k Vou tVi nRS 2 1000G
0 0
Q4 Q3
V1 VCC 12V dc
Q2N2222
Q2N2222 R1 Re 1k R2 2k 10k
V2 VE E -12Vdc
差动放大电路
在发射极电阻R 的作用：是为了提高整个电路以及单管 在发射极电阻RE的作用 放大电路对共模信号的抑制能力。 负电源U 的作用：是为了补偿RE上的直流压降，使发 负电源UEE的作用 射极基本保持零电位。 恒流源比发射极电阻RE对共模信号具有更强的抑制作用。
RC R1 V1 ui 1 V3 R2 RE + uo － V2 ui 2 V1 ui 1 I －UEE －U EE (b) 图(a)的简化电路 RC +U CC RC + +UCC RC
从工作波形可以看到，在 波形过零的一个小区域内 输出波形产生了失真，这 种失真称为交越失真。产 生交越失真的原因是由于 V1、V2发射结静态偏压为 零，放大电路工作在乙类 状态。当输入信号ui 小于 晶体管的发射结死区电压 时，两个晶体管都截止， 在这一区域内输出电压为 零，使波形失真。
ui 0 uo1 0 uo2 0 uo 0 t 交越失真 t t t
uo － V2
+ ui 1 －
I －UEE (c) 单端输入双端输出
+ ui 1 －
V1
V2
I －UEE (d) 单端输入单端输出
单端输入式差动放大电路的输入信号只加到放大器的一个 输入端，另一个输入端接地。由于两个晶体管发射极电流 之和恒定，所以当输入信号使一个晶体管发射极电流改变 时，另一个晶体管发射极电流必然随之作相反的变化，情 况和双端输入时相同。此时由于恒流源等效电阻或发射极 电阻RE的耦合作用，两个单管放大电路都得到了输入信号 的一半，但极性相反，即为差模信号。所以，单端输入属 于差模输入。
R1 V1 R2 D1 D2 V2 R3 +
+UCC
C RL + uo －
差动放大电路
差动放大电路一、概述差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。
特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。
基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。
设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。
二、基本电路图差动放大电路的基本电路图上图为差动放大电路的基本电路图[1]三、差动放大电路的工作原理1、差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。
它的工作原理是：当输入信号Ui=0时，则两管的电流相等，两管的集点极电位也相等，所以输出电压Uo=UC1-UC2=0。
温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降，由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。
它的放大作用（输入信号有两种类型）（1）共模信号及共模电压的放大倍数 Auc共模信号---在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。
如图（2）所示共模信号的作用，对两管的作用是同向的，将引起两管电流同量的增加，集电极电位也同量减小，因此两管集电极输出共模电压Uoc为零。
因此：。
于是差动电路对称时，对共模信号的抑制能力强字串3（2）差模信号及差模电压放大倍数 Aud差模信号---在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。
如图（3）所示差模信号的作用，由于信号的极性相反，因此T1管集电极电压下降，T2管的集电极电压上升，且二者的变化量的绝对值相等，因此：此时的两管基极的信号为：所以：，由此我们可以看出差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。
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采用差动放大电路
+VCC
Rc
Rc
Rb
+ u i1
－
+ uo _
T1
T2
_ReV EE
Rb
+ ui2 －
一、 差动放大电路
1.结构: 对称性结构
+VCC
1=2=
Rc
Rc
UBE1=UBE2= UBE
rbe1= rbe2= rbe
Rb +
RC1=RC2= RC ui1
－
Rb1=Rb2= Rb
+ uo _
K C MR
Re
Rb rbe
Rb T1
RL
T2 Rb
+
+
u i1
加大Re，可提高共模 －
抑制比，为此可用恒
流源T3来代替Re 。
ui2
T3
－
R3
R2 R1
_
V EE
带恒流源的差动放大电路的静态工作点：
U AB
VEE
R1 R1 R2
+VCC
Rc + uo - Rc
IC3
U AB
0.7V R3
1.静态工作点的计算：
ui1 = ui2 0
IB Rb +UBE+ IE Re = VEE
IB
=
VEE U BE
Rb 21 Re
VEE U BE
21 Re
+VCC
IC
IE
= VEE U BE 2Re
VEE 2Re
Rc Rb
+ uo _
Rc Rb
T1
T2
UC VCC IC RC
+ u i1
iRe
_ReV
EE
Ro Rc
设从T1的基极输入信号，若从uo1 输出为负号；从uo2 输出为正号。
差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数
与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关：
双端输出时：
Au d
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
单端输出时： Aud
(2)共模电压放大倍数
Rc 2Rb
陕西中医学院
差动放大电路
医用物理教研室 葛黎新
直耦放大电路的特殊问题——零点漂移
零漂现象：
产生零漂的原因：
输 入 ui=0 时 ， 输 出
有缓慢变化的电压。
由温度变化引起 的，因而零点漂
移也叫温漂。
Rc1
Re2
+ VCC
Rb1
+u o
uo
T1
T2
+
ui
Re1
—
- VEE 0
t
减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿
T1
T2
_ReV EE
Rb
+ ui2 －
二.几个基本概念
1.差动放大电路一般有两个输入端：
双端输入 单端输入
2.差动放大电路可 以
有两个输出端：
Rc
双端输出
Rb T1
+VCC
+
+
uo
-
+
u-o1
u-o2
Rc T2 Rb
+
单端输出
u i1
－
+
ui2
_ReV
－
EE
3.差模信号与共模信号
差模信号：uid = ui1 ui2
u ic
uic
£
+ uic ui2
ie1 iRe2R2eR_ReeV ie2
uic －ui2 £
EE
求共模电压放大倍数：
Rc
Rc
+
Auc
=
uoc uic
uo1 uic
=
R 'L
Rb
T1
RL
uo1 £
T2 Rb
+
+
ui1
uic
£
ie1
2Re 2Re
ie2
uic
ui2 £
Rb rbe (1 )2Re
+VCC
共模信号：uic
=
1 2
(ui1
ui2 )
Rb
Rc
+ uo _
Rc Rb
差模增益：Aud
=
uod uid
+ u i1
共模增益： Auc
=
uoc uic
－
T1
T2
_ReV
+ ui2 －
总输出电压：
EE
uo = uod uoc Aud uid Auc uic
三.差动放大电路的基本工作原理
+VCC
(1)差模电压放大倍数
Rc
Rc
+
Au d
uO ui1 ui2
uO1 2ui1
Rb T1 RL
uo1 －
+
T2 Rb +
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
u i1 －
ui2
_ReV
－
(2)差模输入电阻
ib
iEE
c
+
+
Rid 2Rb rbe
(3)输出电阻 Ro Rc
+ Rb 2u i1
+
-
u-o1
u+o2 T2 Rb
E
-
- uid
ui2
2+
ic
+
rbe
β ib
RC
+
RL uo1
2
-+
②差模输入电阻
Rid uid / ii 2ui1 / ii
2Rb rbe
Rc + uo - Rc
+
Rb T1 u-o1
+
u-o2 T2 Rb
③输出电阻
+
ui1
u id
Ro 2uo1 / io 2Rc － 2
(5)共模抑制比
KCMR
Aud Auc
或
KCMR
20 lg
Aud Auc
dB
双端输出时KCMR可认为等于无穷大，单端输
出时共模抑制比：
K CMR
R'L / 2( Rb rbe ) R'L / 2Re
Re
Rb rbe
五.带恒流源的差动放大电路
+VCC
根据共模抑制比公式：
Rc + uo - Rc
IC1
IC2
IC3 2
Rb T1
+ ui1
－
RL
T2 Rb
+
Ic3 T3 A
ui2 －
R3
R2 R1
B_
V EE
①求差模电压放大倍数：
因为ui1 =- ui2
Rc
电路对称uo1=-uo2
Rb T1
uo= uo1-uo2=2 uo1ui1+ uid
差模电压放大倍数
2
Au d
uO ui1 ui2
2uO1 2ui1
uO1 ui1
Aud
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
ib
+
+ Rb ui 1
-
+
+ uo - Rc
+VCC
(1)差模电压放大倍数
Rc + uo - Rc
Au d
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
+ u i1
Rb T1
（2）共模放大倍数 －
Auc 0
+
u-o1
RL
+
u-o2
T2 Rb
_ReV EE
+ ui2 －
（3）差模输入电阻 （4）输出电阻
Rid 2 Rb rbe
Ro 2Rc
2. 双端输入单端输出
四.差动放大器的输入输出方式
差动放大器共有四种输入输出方式:
1. 双端输入、双端输出（双入双出） 2. 双端输入、单端输出（双入单出） 3. 单端输入、双端输出（单入双出） 4. 单端输入、单端输出（单入单出）
主要讨论的问题有：
差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻
1.双端输入双端输出
Auc 0
Aud
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
Rid 2 Rb rbe
Ro 2Rc
4.单端输入单端输出
计算同双入单出：
+VCC
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
Auc
R 'L 2Re
+ ui1
－
Rid 2 Rb rbe
Rc
+
Rb T1 RL
uo1 －
Rc T2 Rb
-
+
rbe
+
¦Âib RC RL uo1
+
（4）共模电压放大倍数
ui1=ui2 =uic，
iRe =2 ie1 = 2 ie2
在保证两个管射极 电位不变的情况下 可做出等效电路
画出共模等效电路
+VCC
RRcc
RRcc
+
RRbb
TT11
RL
RL
+uu－o+1o1 £
TT22 RRbb