6.2差分

(3) 差分电路的共模增益
Avc2 β2 ( Rc2 // Ri2 ) 0.3 rbe Rb1 (1 β2 )2( Re1 Re2 )
1 1 vic (vi1 vi2 ) (5mV 0) 2.5mV 2 2
共模输入电压
vO vO2 Av 2 ( Avd2 vid Avc2 vic ) Av 2 [50 5 ( 0.3) 2.5] ( 3.9) 972mV
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
Ri 2( Rb rbe )，Ro Rc
1.双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
( Rc ∥ RL ) Ac Rb rbe 2(1 ) Re
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
例如
假设
Au1 = 100, Au2 = 100 Au = 10000
Rb1
Rc1 T1 Re1
Re2 T2
+ VCC + uo
若输出有1 V的漂移 + 电压 。 ui — 则等效输入有100 uV的漂移电压 等效 100 uV
- VEE
漂移 1V
3. 减小零漂的措施 用非线性元件进行温度补偿
采用差动放大电路
求: (1) I C 3、 I C2、 I E、 VCE3、 VCE2
及 Re2的 值; ( 2) Av Avd2 Av 2 ; ( 3)当 vi 5mV 时 ，vO ?
(4)当输出接一个12k负载 时的差模电压增益. 0 ( 12V ) 解： (1)静态 I C3 1mA Rc3
问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出 电压？ 静态时的值 测试: 差模输出
uI uO Ad uI Ac U OQ 2
共模输出
3.四种接法的比较：电路参数理想对称条件下
输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入， 单端输入时有共模信号输入。
0
uo
t
Re2 T2 + VCC + uo
产生零漂的原因：
由温度变化引起的。当温 度变化使第一级放大器的静 态工作点发生微小变化时 ， 这种变化量会被后面的电路 逐级放大，最终在输出端产 生较大的电压漂移 。因而零 点漂移也叫温漂。
Rb1 + ui
—
Rc1 T1 Re1
- VEE
零漂的衡量方法： 将输出漂移电压按电压增益折算到输 入端计算。
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621差分式放大电路的一般结构有关概念i2i1idi2i1ic共模信号id差模电压增益ic共模电压增益ic总输出电压其中共模信号产生的输出共模抑制比反映抑制零漂能力的指标621差分式放大电路的一般结构有关概念根据idici1idici2i2i1idi2i1ic共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分两输入端中的共模信号大小相等相位相同
VCE1 =VCE2
1 IC IO 2
ro
VCC I C Rc2 VE VCC I C Rc2 ( 0.7V )
I B1 I B2
IC β
直流通路
1. 电路组成及工作原理 动态
vO1 和
仅输入差模信号，vi1 和 vi2 大小相等，相位相反。 vO2 大小相等， 相位相反。 vo vO1 vO2 0 ，
不计共模输出电压时
vO 975mV
2. 场效应管差分放大电路
Ad g m Rd， i ， o 2 Rd R R
讨论一
若uI1=10mV，uI2=5mV，则 uId=？ uIc=？ uId=5mV ，uIc=7.5mV
+V CC R R
若将电桥的输出作为差放 的输入，则其共模信号约为 多少？如何设置Q点时如何 考虑？
Ad
Rc
RW Rb rbe (1 ) 2
Ri 2( Rb rbe ) (1 ) RW
（3）共模抑制比
K CMR Avd Avc
K CMR Avd 20 lg Avc dB
双端输出，理想情况
单端输出
K CMR
Avd1 Avc1
K CMR
uId iB 2( Rb rbe )
uOd RL iC 2( Rc ∥ ) 2
3. 主要指标计算
（2）共模情况
<A> 双端输出
共模信号的输入使两管
集电极电压有相同的变化。 所以 voc voc1 voc2 0
voc 0 共模增益 Avc vic
4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR
输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。
RL 单端输出： Ad 2( Rb rbe ) ( Rc ∥ ) 2 双端输出： Ad ( Rc ∥ RL ) Rb rbe Ac Rb rbe 2(1 ) Re Ac 0 Rb rbe 2(1 ) Re K CMR K CMR 2( Rb rbe ) Ro 2 Rc Ro Rc
Re2 VE I E Re1 ( 12) IE
0.7 0.74 10 12 k 5.2k 0.74
(2)电压增益
rbe3 rbe2
26mV 200 (1 3 ) 2.3k I E3 26mV 200 (1 2 ) 3.78k I E2
信号被放大。
ro
2. 抑制零点漂移原理 温度变化和电源电压波
动，都将使集电极电流产
生变化。且变化趋势是相 同的， 其效果相当于在两个 输入端加入了共模信号。
ro
2. 抑制零点漂移原理
这一过程类似于分压式射 极偏置电路的温度稳定过程。
所以，即使电路处于单端输出
方式时，仍有较强的抑制零漂 能力。
ro
具有恒流源差分放大电路的组成
等效电阻 为无穷大
近似为 恒流
I 2 I B3，I E 3
R2 VEE U BEQ R1 R2 R3
六、差分放大电路的改进
1Hale Waihona Puke 加调零电位器 RW1) RW取值应大些？还是小些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写出Ad、 Ri的表达式。
6 集成电路运算放大器
6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 集成电路运算放大器中的电流源 差分式放大电路 集成电路运算放大器 集成电路运算放大器的主要参数 专用型集成运算放大器
集成运放的总体结构
u u+ u u差动输入级 电压放大级 输出级
uo u
偏置电路
6.2 差分式放大电路
一、零点漂移现象及其产生的原因
( Rc ∥ RL )
具有恒流源的差分放大电路
Re 越大，每一边的漂移越小，共模负反馈 越强，单端输出时的Ac越小，KCMR越大，差分 放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大， 以至于Re太大就不合理了。 需在低电源条件下，设置合适的IEQ，并得 到得到趋于无穷大的Re。 解决方法：采用电流源取代Re！
Ri2 rbe3 (1 3 ) Re3 245.3k
Avd2
β2 ( Rc2 // Ri2 ) 50 2( rbe Rb1 )
Av 2
β3 ( Rc3 // RL ) 3.9 rbe (1 3 ) Re3
Av Avd2 Av 2 195
差分式放大电路对共模信号有很强抑制作用
3. 主要指标计算
差模信号作用时的动态分析（双端输入双端输出） 为什么？
uOd 以双倍的元器件换 差模放大倍数 Ad 取抑制零漂的能力 u
Id
RL ( Rc ∥ ) 2 Ad Rb rbe
Ri 2( Rb rbe ) ，Ro 2 Rc
2. 有关概念
vid = vi1 vi2 差模信号
1 vic = (vi1 vi2 ) 共模信号 2 v Avd = o 差模电压增益 vid v Avc = o 共模电压增益 vic
其中 v ——差模信号产生的输出 o
总输出电压 vo = v v o o
Avd vid Avcvic
（1）T2的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“＋”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
2.单端输入双端输出
在输入信号作用下发射极 的电位变化吗？说明什么？
共模输入电压 差模输入电压
输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
uId uI，uIc uI / 2
2.单端输入双端输出
Avd K CMR = 共模抑制比 Avc 反映抑制零漂能力的指标
v ——共模信号产生的输出 o
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
2. 有关概念 根据 vid = vi1 vi2 1 vic = (vi1 vi2 ) 2 v 有 v = v id i1 ic 2 vid vi2 = vic 2
1. 什么是零点漂移现象：ΔuI＝0，ΔuO≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路
直耦放大电路的特殊问题——零点漂移
零漂现象：
输入ui=0时，，输出有缓慢 变化的电压产生。
K CMR
Rb rbe 2(1 ) Re Rb rbe
1.双端输入单端输出：问题讨论
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
K CMR Rb rbe 2(1 ) Re Rb rbe
Ri 2( Rb rbe )，Ro Rc

ro
rbe
K CMR 越大， 抑制零漂能力 越强
单端输出时的总输出电压 vo1 Avd1vid (1
vic K CMR vid
)
（4）频率响应
高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。
例
T1、 T2、 T3均 为 硅 管 ， β1 β 2 50， β 3 80， 当 vi 0时 ，vO 0V。
共模信号相当于两个输入 端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入 端信号中不同的部分
两输入端中的共模信号 大小相等，相位相同；差模信
号大小相等，相位相反。
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
1. 电路组成及工作原理
ro
6.2.2 射极耦合差分式放大电路
1. 电路组成及工作原理 静态
I C1 = I C2
第一级是关键
长尾式差分放大电路的组成
零点漂移 零输入 零输出 理想对称
共模信号：大小相等，极性相同。 差模信号：大小相等，极性相反.
信号特点？能否放大？
VF VG VBB
VF VG 0 ( VEE ) VBB
6.2.1 差分式放大电路的一般结构
1. 用三端器件组成的差分式放大电路
VCE3 VC3 VE3 0 (12V I E3 Re3 ) 9V
I C2
I E3 Re3 VBE3 0.37mA Rc2
12 0.37 10 ( 0.7 ) V 9V
VCE2 12V I C2 Rc2 VE2
I E 2 I E2 2 I C2 0.74mA
共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信 号的能力和抑制共模信号的能力。
K CMR Ad Ac
在 参 数 理 想 对 称 的 情 况 ，K CMR 。 下
在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免 干扰；或负载需要有“ 接地”点，以安全工作。 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种 接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输 入双端输出、单端输入单端输出。
差分放大电路的四种接法
1. 双端输入单端输出：Q点分析
由于输入回路没有变 RL VCC I CQ ( Rc ∥ RL ) 化，所以IEQ、IBQ、ICQ U CQ1 Rc RL 与双端输出时一样。但 U CQ2 VCC I CQ Rc 是UCEQ1≠ UCEQ2。
1.双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
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
6.2.1 差分式放大电路的一般结构