3.3差分放大电路

ui1
ui1
2
ui2
ui1
2
ui2
ui2
ui1
2
ui2
ui1
2
ui2
= uic + uid/ 2 = uic uid/ 2
uic = (ui1+ ui2 ) / 2
uid/2
uo = uod + uoc=Aud uid + Auc uic Aud uid 差模输出电压 共模输出电压
例3.3.2
解：(1) 求Q 点
I REF
VEE UBE4 R1 R2
6 0.7 mA 6Hale Waihona Puke Baidu2 0.1
I C3
I REF
R2 R3
0.84mA
0.84 mA
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 IC3 =0.42mA
IC3
UCQ1 = UCQ2 = 6V – 0.42 7.5V = 2.85 V
共模输入电压用uic表示。 ui1 = ui2= uic
理想时 uoc = 0
Auc
uoc uic
0
实际 uoc 0 Auc 0
共模抑制比综合表示放大差模 信号、抑制共模信号的能力。
KCMR
Aud Auc
KCMR (dB)
理想情况下，
20 lg Aud uoc =0A，uc
Auc
=0
K CMR
差模输入电阻 Rid
Aud = 2rbe
uod uid
2uo1 2ui1
Au1
RC rbe
差模输出电阻 Ro = 2RC
三、动态分析
（一）差模输入与差模特性 续
画出差模信号通路
求差模特性
差模电压放大倍数
差模输入电阻 Rid
Aud = 2rbe
uod uid
2uo1 2ui1
Au1
RC rbe
UCQ1 = UCQ2 = 6V – 0.42 7.5V = 2.85 V
(2)求 Aud、Rid、Ro
uod
ui2 = ui1
I C3
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
解：(1) 求Q 点
I REF
VEE UBE4 R1 R2
6 0.7 mA 6.2 0.1
uC1 =UCQ+uo1
uC2= UCQuo1
uod = uC1 – uC2 =2 uo1 iRE iC1 + iC2 = 2ICQ
RE对差模信号不起作用。
三、动态分析
（一）差模输入与差模特性
画出差模信号通路
续
RC RC
三、动态分析
（一）差模输入与差模特性 续
画出差模信号通路
求差模特性
差模电压放大倍数
差模输出电阻 Ro = 2RC
带 RL 时，
怎么分析？
RL
三、动态分析
（一）差模输入与差模特性 续
画出差模信号通路
求差模特性
差模电压放大倍数
差模输入电阻 Rid
Aud = 2rbe
uod uid
2uo1 2ui1
Au1
RC rbe
差模输出电阻 Ro = 2RC
带 RL 时
RL
RC
//
1 2
)
26mV IEQmA
200
81 26 0.285
7.59 k
A ud
RL rbe
80
RC
//
RL 2
52.7
7.59
Rid = 2rbe = 2 7.59 k = 15.2 k
Ro = 2RC = 20 k
三、动态分析
（二） 共模输入、共模特性与共模抑制比
加大小相等 、极性相同的输入信号，称为共模输入。
R3 100
V4 100
R2
VE
6 VE
(2)求 Aud、Rid、Ro 零输入26时，若uo>0，则
r be1 Aud
r
be2
rbe
200应将1触01头 左 移6 4调5零2？
(1
RC
)RP
/
0.42
2
100 7.5 6.45 101 0.05
65
Rid 2[rbe (1 )Rp / 2] 23k
RE很强的电流负反馈作用抑 制共模信号传递，电路结构的对 称性又使双端输出时的共模输出 电压相互抵消，因此 uoc很小，通 常可近似为零。
零漂可等效为共模信号，被 有效抑制。
增大RE可抑制共模信号而不 影响差模信号，提高KCMR 。
三、动态分析
（三）任意输入信号时的分析 任意输入信号可分解为共模信号和差模信号之和
RC (1 )RP / 2
0.42
100 7.5 6.45 101 0.05
65
Rid 2[rbe (1 )Rp / 2] 23k
Ro = 2RC = 15 k
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
解：(1) 求Q 点
I REF
UCQ1= UCQ2 = VCC – ICQ1RC =12V – 0.285 10V = 9.15 V
例3.3.1 下图中， = 80 ，rbb'= 200 ，UBEQ = 0.6 V，试求：
（1）Q 点；（2）Aud 、 Rid 、 Ro 。
10 k RC uod
+12V RC10 k
20 k
ui1 V1
RL
RL
Aud
RL rbe
Rid、 Ro不变
例3.3.1
下图中， = 80 ，rbb'= 200 ，UBEQ = 0.6 V，试求：
（1）Q 点；（2）Aud 、 Rid 、 Ro 。
10 k RC uod
+12V RC10 k
20 k
ui1 V1
V2 ui2
20 k RE
12V
解：（1）求Q点
ICQ1 = ICQ2 (VEE – UBEQ) / 2RE = (12 – 0.6)V / 2 20 k = 0.285 mA
UBE1 UBE2
I0
I REF
R1 R2
>>1 管子电流相近
多路电流源
I 02
IREF
R1 R2
I 03
I REF
R1 R3
2. 电流源电路 续
（3）镜像和微电流源
镜像电流源 I0 = IREF
微电流源
I0R2 = UBE1 – UBE2
I0
UBE1 UBE2 R2
3. 有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载，称为有源负载。
二、静态分析
UEQ= – UBEQ URE = VEE – UBEQ IEE = URE / RE
ICQ1 = ICQ2 IEE/ 2 = (VEE – UBEQ) / 2RE
ICQ1 UCQ1
ICQ2 UEQ
IEE
UCQ1 = UCQ2= VCC – ICQ1RC
uo = UCQ1 – UCQ2 = 0
2. 电流源电路
（1） 三极管电流源
IC
RL
IC
RB2 RB 1＋RB 2
VCC
RE
UBE
2. 电流源电路
改进
二极管温度补偿电路
IC
RB2 RB 1＋RB 2
VCC
RE
UBE
2. 电流源电路 续
（2）比例型电流源
>>1 两管电流相近
二极管温度补偿电路
比例型电流源
I REF
VCC UBE1 R R1
3.3.2电流源与具有电流源的差分放大电路
电流源动态电阻很大、输出电流稳定、压降可以较小。 代替共模电阻RE 可有效提高共模抑制能力。
一、电流源与有源负载
１. 电流源的应用
采用有源负载 可大大提高电 压放大倍数。
提供稳定的静态电流；作有源负载。
Au左
RC
RB rbe
Au右
(rce
RB
// r0 ) rbe
Ro = 2RC = 15 k
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
一、四种输入输出方式
I C3
I REF
R2 R3
0.84mA
0.84 mA
+VCC
RC 7.5 k
uo
+6 V RC 7.5 k
V1
100 IC3
V2 R1
IREF
V3
6.2 k
R3 100
V4 100
R2
VE
6 VE
IC3
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
（2） uod = Auduid = – 50 0.02V = – 1 V
uoc = Aucuic = – 0.05 1V = – 0.05 V
uo = Auduid + Aucuic = –1.05 V
KCMR
(dB)
20 lg
Aud Auc
20lg 50 0.05
= 60 dB
作业：P200 3.17
零输入时零输出
UCQ2
失调
三、动态分析
（一）差模输入与差模特性
两差个模u输输id =入入u端电i1 之压– u间，i2的用电uid压表，示称。为三 态、 分动 析
加大小相同 、极性相反的 2.差模输 输入信号，称为差模输入。 入与差模
ui1 = – ui2 =uid /2
特性
RC RC
iC1 =ICQ+ic1 iC2 =ICQ – ic1
已知差分放大电路的输入信号 ui1 = 1.01V， ui2 = 0.99V， 试求差模和共模输入电压；若Aud = – 50、 Auc = – 0.05 试求输出电压 uo及 KCMR 。
解：（1）差模输入电压为 uid = u i1 – u i2 = 1.01 V – 0.99V = 0.02V 加至两个输入端的一对差模输入电压为 ±uid /2= ±0.01V 共模输入电压为 uic = (ui1+ ui2 ) / 2 = 1 V
3.3 差分放大电路
概述 3.3.1 基本差分放大电路 3.3.2 电流源和具有电流源的差分放大电路 3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式 3.3.4 差分放大电路的差模传输特性及应用
概述
为何要用 差分放大电路？
具有很强的抑制零漂和共模干扰的能力。
概述：抑制零漂与共模干扰
放大电路在输入信号为零时，输出信号缓慢变化的现象 称为零点漂移，简称零漂，也常称温漂。
VEE UBE4 R1 R2
6 0.7 mA 6.2 0.1
I C3
I REF
R2 R3
0.84mA
0.84 mA
RC 7.5 k
ui1 V1
uo
100 IC3
V3
+VCC
+6 V RC 7.5 k
V2
ui2
R1
IREF
6.2 k
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 =0.42mA UCQ1 = UCQ2 = 6V – 0.42 7.5V = 2.85 V
(2)求 Aud、Rid、Ro
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
解：(1) 求Q 点
I REF
VEE UBE4 R1 R2
6 0.7 mA 6.2 0.1
I C3
I REF
R2 R3
0.84mA
0.84 mA
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 =0.42mA
V2 ui2
20 k RE
解：（1）求Q点
ICQ1 = ICQ2 (VEE – UBEQ) / 2RE = (12 – 0.6)V / 2 20 k = 0.285 mA
UCQ1= UCQ2 = VCC – ICQ1RC
12V
=12V – 0.285 10V = 9.15 V
(2)
rbe
200 (1
uO UCQ
t
概述：抑制零漂与共模干扰
放大电路在输入信号为零时，输出信号缓慢变化的现象 称为零点漂移，简称零漂，也常称温漂。
零漂的危害。 减小零漂的主要措施：采用差分放大电路、电流源偏置电路、
温度补偿、负反馈等。 共模干扰及其抑制。
3.3.1 基本差分放大电路
一、电路组成
结构特点： 电路结构和元件参数对称； 双端输入、双端输出； 双电源供电。
三、动态分析
（二） 共模输入、共模特性与共模抑制比
共模信号通路
3. 共模
输入与
共模抑
制比
三、动态分析
（二） 共模输入、共模特性与共模抑制比
共模信号通路
3. 共模
输入与
共模抑
制比
ue =2 ie1RE= ie1（2RE）
三、动态分析
（二） 共模输入、共模特性与共模抑制比
共模信号通路
抑制共模信号3和. 共模 零漂的原理 输入与 共模抑 制比
I C3
I REF
R2 R3
0.84mA
0.84 mA
ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 =0.42mA
UCQ1 = UCQ2 = 6V – 0.42 7.5V = 2.85 V
uod
ui2 = ui1
(2)求 Aud、Rid、Ro
26
r be1 r
Aud
be2
rbe
200 101 6 452
uo
+6 V RC 7.5 k
ui1 V1
100 IC3
V2
ui2
R1
IREF
V3
6.2 k
R3 100
V4 100
R2
VE
6 VE
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
解：(1) 求Q 点
I REF
VEE UBE4 R1 R2
6 0.7 mA 6.2 0.1
共发射极有源负载放大电路
用电流源作有源负
载可以在不提高电源电 压的条件下，获得合适 的静态工作点电流，且 有较高的电压增益和较 宽的动态范围。
二、具有电流源的差分放大电路
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q 点；(2) Aud，Rid，Ro
解：(1) 求Q 点
+VCC
RC 7.5 k