第12讲 差分放大电路
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=?
uId=10mV ，uIc=5mV
=?
uO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1 =?
Ac 0 K CMR Ro 2 Rc
K CMR Ro Rc
五、具有恒流源的差分放大电路
为什么要采用电流源？ Re 越大，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，得到趋于无穷大的Re。 解决方法：采用电流源！
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
R i 2 ( R b rbe )， R o R c
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ac 1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
( Rc ∥ RL )
R b rbe 2 (1 ) R e
1. Q点
晶体管输入回路方程：
V EE I BQ R b U BEQ 2 I EQ R e
通常，Rb较小，且IBQ很小，故
I EQ V EE U BEQ 2 Re
I BQ
I EQ 1
， U CEQ V CC I CQ R c U BEQ
2. 抑制共模信号
R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe
K CMR
1. 双端输入单端输出：问题讨论
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
K CMR R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe
R i 2 ( R b rbe )， R o R c
RL 2
)
4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR
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 下， K CMR 。
在参数理想对称的情况
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。
一、零点漂移现象及其产生的原因
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
二、长尾式差分放大电路的组成
信号特点？ 能否放大？
共模放大倍数 Ac u Oc u Ic ，参数理想对称时 Ac 0
2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用
Ac u Oc u Ic
共模放大倍数 参数理想对称时
Ac 0
对于每一边 电路，Re=?
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
( Rc ∥
RL 2
Ac 单端输出：
)
Ad
( Rc ∥ RL )
2 ( R b rbe )
双端输出：
Ad
R b rbe
( Rc ∥ RL )
R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe 2 (1 ) R e 2 ( R b rbe )
共模信号：数值相等、极性相同的 输入信号，即
u I1 u I2 u Ic
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2
u O u C1 u C2 ( u CQ1 u C1 ) ( u CQ2 u C2 ) 0
参数理想对称：Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2; T1、T2在任何温度下特性均相同。
长尾式差分放大电路的组成特点
典型 电路
信号特 点？
在理想对称的情况下： 克服零点漂移；零输入零输出。
三、长尾式差分放大电路的分析
1. Q点：令uI1= uI2=0
I BQ 1 I BQ 2 I BQ I CQ 1 I CQ 2 I CQ I EQ 1 I EQ 2 I EQ U CQ 1 U CQ 2 U CQ u O U CQ 1 U CQ 2 0
五、具有恒流源的差分放大电路
等效电阻 为无穷大
R2 I 2 I B3 ， I E 3 R1 R 2 V EE U BEQ R3
近似为 恒流
讨论一
若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？
uId=5mV ，uIc=7.5mV
讨论二
1、uI=10mV，则uId=? uIc=? 2、若Ad=－102、KCMR＝103 用直流表测uO ，uO=?
（1）什么情况下Ad为“＋”？ （2）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
Ad
( Rc ∥
RL 2
)
R b rbe
2. 单端输入双端输出
在输入信号作用下发射极 差模输入电压 的电位变化吗？说明什么？ 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
u Id u I， u Ic u I / 2
共模输入电压
2. 单端输入双端输出
u O Ad u I Ac
uI 2
差模输出
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。 输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。
第十二讲差分放大电路一零点漂移现象及其产生的原因二长尾式差分放大电路的组成三长尾式差分放大电路的分析四差分放大电路的四种接法五具有恒流源的差分放大电路六差分放大电路的改进一零点漂移现象及其产生的原因1
第十二讲 差分放大电路
一、零点漂移现象及其产生的原因 二、长尾式差分放大电路的组成 三、长尾式差分放大电路的分析 四、差分放大电路的四种接法 五、具有恒流源的差分放大电路 六、差分放大电路的改进
3. 放大差模信号
差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号，即
u I1 u I2 u Id / 2
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2 u O 2 u C1
△iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。
1. 双端输入单端输出：Q点分析
由于输入回路没有变 化，所以IEQ、IBQ、ICQ 与双端输出时一样。但 是UCEQ1≠ U RL
V CC I CQ ( R c ∥ R L )
U CQ2 V CC I CQ R c
1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
差模信号作用时的动态分析
差模放大倍数
Ad u Od u Id
)
Ad
( Rc ∥
RL 2
R b rbe
R i 2 ( R b rbe ) ， R o 2 R c
u Id i B 2 ( R b rbe )
u Od i C 2 ( R c ∥
戴维南定理
对于任意含独立源,线性电阻和线性受控源 的单口网络(二端网络),都可以用一个电压源与 电阻相串联的单口网络(二端网络)来等效.这个 电压源的电压,就是此单口网络(二端网络)的开 路电压,这个串联电阻就是从此单口网络(二端网 络)两端看进去,当网络内部所有独立源均置零以 后的等效电阻.
四、差分放大电路的四种接法
uId=10mV ，uIc=5mV
=?
uO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1 =?
Ac 0 K CMR Ro 2 Rc
K CMR Ro Rc
五、具有恒流源的差分放大电路
为什么要采用电流源？ Re 越大，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，得到趋于无穷大的Re。 解决方法：采用电流源！
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
R i 2 ( R b rbe )， R o R c
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ac 1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
( Rc ∥ RL )
R b rbe 2 (1 ) R e
1. Q点
晶体管输入回路方程：
V EE I BQ R b U BEQ 2 I EQ R e
通常，Rb较小，且IBQ很小，故
I EQ V EE U BEQ 2 Re
I BQ
I EQ 1
， U CEQ V CC I CQ R c U BEQ
2. 抑制共模信号
R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe
K CMR
1. 双端输入单端输出：问题讨论
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
K CMR R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe
R i 2 ( R b rbe )， R o R c
RL 2
)
4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR
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 下， K CMR 。
在参数理想对称的情况
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。
一、零点漂移现象及其产生的原因
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
二、长尾式差分放大电路的组成
信号特点？ 能否放大？
共模放大倍数 Ac u Oc u Ic ，参数理想对称时 Ac 0
2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用
Ac u Oc u Ic
共模放大倍数 参数理想对称时
Ac 0
对于每一边 电路，Re=?
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
( Rc ∥
RL 2
Ac 单端输出：
)
Ad
( Rc ∥ RL )
2 ( R b rbe )
双端输出：
Ad
R b rbe
( Rc ∥ RL )
R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe 2 (1 ) R e 2 ( R b rbe )
共模信号：数值相等、极性相同的 输入信号，即
u I1 u I2 u Ic
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2
u O u C1 u C2 ( u CQ1 u C1 ) ( u CQ2 u C2 ) 0
参数理想对称：Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2; T1、T2在任何温度下特性均相同。
长尾式差分放大电路的组成特点
典型 电路
信号特 点？
在理想对称的情况下： 克服零点漂移；零输入零输出。
三、长尾式差分放大电路的分析
1. Q点：令uI1= uI2=0
I BQ 1 I BQ 2 I BQ I CQ 1 I CQ 2 I CQ I EQ 1 I EQ 2 I EQ U CQ 1 U CQ 2 U CQ u O U CQ 1 U CQ 2 0
五、具有恒流源的差分放大电路
等效电阻 为无穷大
R2 I 2 I B3 ， I E 3 R1 R 2 V EE U BEQ R3
近似为 恒流
讨论一
若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？
uId=5mV ，uIc=7.5mV
讨论二
1、uI=10mV，则uId=? uIc=? 2、若Ad=－102、KCMR＝103 用直流表测uO ，uO=?
（1）什么情况下Ad为“＋”？ （2）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
Ad
( Rc ∥
RL 2
)
R b rbe
2. 单端输入双端输出
在输入信号作用下发射极 差模输入电压 的电位变化吗？说明什么？ 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
u Id u I， u Ic u I / 2
共模输入电压
2. 单端输入双端输出
u O Ad u I Ac
uI 2
差模输出
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。 输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。
第十二讲差分放大电路一零点漂移现象及其产生的原因二长尾式差分放大电路的组成三长尾式差分放大电路的分析四差分放大电路的四种接法五具有恒流源的差分放大电路六差分放大电路的改进一零点漂移现象及其产生的原因1
第十二讲 差分放大电路
一、零点漂移现象及其产生的原因 二、长尾式差分放大电路的组成 三、长尾式差分放大电路的分析 四、差分放大电路的四种接法 五、具有恒流源的差分放大电路 六、差分放大电路的改进
3. 放大差模信号
差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号，即
u I1 u I2 u Id / 2
i B 1 i B2 i C 1 i C2 u C 1 u C2 u O 2 u C1
△iE1=－△ iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。
1. 双端输入单端输出：Q点分析
由于输入回路没有变 化，所以IEQ、IBQ、ICQ 与双端输出时一样。但 是UCEQ1≠ U RL
V CC I CQ ( R c ∥ R L )
U CQ2 V CC I CQ R c
1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
差模信号作用时的动态分析
差模放大倍数
Ad u Od u Id
)
Ad
( Rc ∥
RL 2
R b rbe
R i 2 ( R b rbe ) ， R o 2 R c
u Id i B 2 ( R b rbe )
u Od i C 2 ( R c ∥
戴维南定理
对于任意含独立源,线性电阻和线性受控源 的单口网络(二端网络),都可以用一个电压源与 电阻相串联的单口网络(二端网络)来等效.这个 电压源的电压,就是此单口网络(二端网络)的开 路电压,这个串联电阻就是从此单口网络(二端网 络)两端看进去,当网络内部所有独立源均置零以 后的等效电阻.
四、差分放大电路的四种接法