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。
差动放大电路原理及应用
差动放大电路原理及应用差动放大电路是一种电子电路，其基本原理是利用两个输入之间的电压差来放大信号。
它由一个差分放大器和一个输出级组成，常用于放大微弱信号。
下面将详细介绍差动放大电路的工作原理及应用。
差动放大器采用了差动放大方式，即两个输入信号相互作用，电压差通过放大后得到放大输出信号。
差分放大器由两个晶体管组成，一个是NPN型，一个是PNP 型。
在工作过程中，两个输入信号通过耦合电容C1和C2加在晶体管基极上，导通两个晶体管，使得两个晶体管工作在放大状态。
输出信号通过输出电容C3耦合到负载电阻上，最后形成放大的输出信号。
差动放大电路的主要优点是具有高增益、低失真和良好的共模抑制比。
其增益由输入电阻、反馈电阻和负载电阻决定。
利用差动放大电路，可以实现对微弱信号的放大，提高信号的强度，同时还能减小噪声干扰，提高信号的质量。
差动放大电路在实际应用中有着广泛的应用。
其中最常见的应用是在音频放大器中。
差分放大器能够将音频信号放大到合适的水平，驱动扬声器，使得声音更加清晰、响亮。
此外，在通信系统中，差动放大电路也被广泛使用。
它可以放大发送方的信号，并通过差分放大来抑制噪声干扰，保证接收方得到清晰的信号。
另外，差动放大电路还被应用于测量系统中。
例如，在温度测量中，可以使用差动放大器将微弱的温度信号放大到适合测量的范围。
差动放大器还经常被用作传感器信号的接收电路，能够提高信号的精确度和稳定性。
此外，差动放大器还具有良好的共模抑制比，可以抑制输入信号和共模信号之间的干扰。
因此，差动放大器也被广泛应用于抑制环境噪声的电路中。
例如，在汽车音响系统中，差分放大器可以有效地抑制来自发动机的噪声，使得音乐更加清晰。
总之，差动放大电路是一种广泛应用的电子电路，其原理是通过放大两个输入信号之间的电压差来实现信号放大。
它具有高增益、低失真和良好的共模抑制比等优点，被广泛应用于音频放大器、通信系统、测量系统以及噪声抑制等领域。
通过差动放大电路的应用，可以提高信号的强度和质量，使得各种电子设备的性能得到提升。
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
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(
§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。
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
号的变化。
有时，为简化起见，常常用一个简 化的恒流源符号来表示恒流管VT3 的具 体电路，如图3.9所示。
图3.9 集成运算放大器
3.2.1 集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器实质上是一个具有高 电压放大倍数的多级直接耦合放大电路。 从20世纪60年代发展至今已经历了四代产 品，类型和品种相当丰富，但在结构上基 本一致，其内部通常包含四个基本组成部 分：输入级、中间级、输出级以及偏置电 路，如图3.12所示。
1.单端输入
单端输入和双端输入并没有本质的区
别，可以直接利用双端输入时的公式进行
计算。
2.单端输出
单端输出的输出信号可以取自VT1 或 VT2的集电极。
（1）单端输出时的差模电压放大倍数Aud1 （2）单端输出时的共模电压放大倍数Auc1 （3）单端输出时的共模抑制比KCMR （4）单端输出时差动放大电路的输出电阻rod
5.输入失调电压温漂ΔUIO/ΔT和
输入失调电流温漂ΔIIO/ΔT
6.共模抑制比KCMR
7.差模输入电阻rid 8.输出电阻rod
集成运算放大器使用 中的几个具体问题
3.2.3
1.集成运放的选择 （1）信号源的性质 （2）负载的性质 （3）精度要求 （4）环境条件
2.集成运放参数的测试
以μA741为例，其管脚排列如图3.14(a) 所示。其中2脚为反相输入端，3脚为同相
（1）它由两个完全对称的共射电 路组合而成。 （2）电路采用正负双电源供电。
图3.1 典型基本差动放大电路
2.差动放大电路抑制零点漂移的原理
由于电路的对称性，温度的变化对VT1、 VT2 两管组成的左右两个放大电路的影响 是一致的，相当于给两个放大电路同时加 入了大小和极性完全相同的输入信号。因 此，在电路完全对称的情况下，两管的集 电极电位始终相同，差动放大电路的输出 为零，不会出现普通直接耦合放大电路中 的漂移电压，可见，差动放大电路利用电 路对称性抑制了零点漂移现象。
差动放大电路
三. 双电源长尾式差分放大电路
1、电路结构
由Q点稳定电 路演变而来
ui1 RE RC RB T1 T2 ui2 uo RC RB +UCC
–UEE
特点：加入射极电阻RE ；加入负电源 -UEE ， 采用正负双电源供电。 为了使左右平衡，可 设置调零电位器:
12
+UCC RC RB T1 ui1 RE –UEE T2 uo RC RB
uo=f（ui）
将差模电压接入双端输入双端输出的差放电 路，在输出端可得到如图所示的关系曲线，从图 中可看出，曲线只有在中间很小部分为线性关系。 其斜率就是差模放大倍数Ad，若加大输入电压则 会产生失真，最终趋近于VCC。 若改变uid极性这得到一条对称曲线（虚线）。
27
作业：P168 6、7
28
6
二. 基本型差动放大器
1、电路结构
采用结构对称的电路 ，使得在温度变化时
R1 RB T1 T2 RC uo RC R1 RB
VCC
UO=UC1 — UC2≈0
从而抑制了温漂。
ui2 当输入为大小或方 ui1 向不相等的信号时 UO=UC1 — UC2≠0 故该电路可放大差 双端输入、双端输出差分电路 模信号，抑制共模 信号。 7
oc oc1
Uoc 2 Ac 2 Uc 2
0
25
AC 0 KCMR
oc 2
⑵输入输出电阻
输入电阻：
uic Ric iic 1 [ RB rbe1 ( 1 )2 RE ] 2
2RE
2RE
输出电阻： Roc = 2RC
26
4、 电压传输特性
我们将差分放大电路中动 态条件下的输出电压与输入电 压之间的关系曲线称为电压传 输特性。
差动放大电路
图5-4
为了保证各级都有合适的动态范围，就必须 采取有效措施，既保证各级工作点合理，又保 证直流信号能有效的传递。通常采用的措施是 提高后级的发射级电位，见图5-5所示。a图采 用稳压二极管，b图采用电阻。容易理解a图的 办法较好，因为稳压管的动态电阻很小，对放 大器的放大倍数影响小。
图5-5
2.零点漂移问题
实验研究发现，直接耦合放大器即使将输入 端短路，输出电压并不为零。而且这个不为零 的电压会随时间作缓慢的、无规则的、持续的 变动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。产 生这种现象的原因在于直接耦合，当外界因素 （如温度、电源电压、晶体管内部的杂散参数 等）变化时输出电压随之变化。其中温度的影 响最大，所以有时把零漂也叫温漂。第一级的 零漂经第二级放大，再传给第三级，依次传递 的结果使外界参数的微小变化，在输出端产生
差模输入电压
U od U c1 U c2 2U c1 2U c 2
差模电压放大倍数
Aud U od 2U c1 Au1 Au 2 U id 2U i1
即差动式放大电路的差模电压放大倍 数等于单管共射极电路的电压放大倍数。
Aud Au1 RC rbe RS
2.动态分析
（1）差模输入
（2）共模输入 （3）抑制零点漂移的原理
（1）差模输入
放大器的两个输入端分别输入大小 相等极性相反的信号（即Ui1＝－Ui2）， 这种输入方式称为差模输入。
U id U i1 U i 2 2U i1 2U i 2
U i1 1 U id 2
1 U i 2 U id 2
图5-9
共模电压放大倍数为
Ac＝-
RC RS rbe 2( 1 )RE
差动放大电路 (课件)
由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状 虚断 态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚假开路，简称虚断。 虚短 在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端 视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。 虚地 如将运放的同相端接地V+=0，则V-=0,即反相端是一 个不接“地”的“地”，称为“虚地”
4.共模抑制比CMRR=∞;
5.开环带宽BW=∞;
6.失调、漂移和内部噪声为零。
二、理想运放的工作状态及其特点
IVV+ I+
Vo + Vo VOH 理想
VOH为正向输出饱和电压 VOL为负向输出饱和电压
其数值接近运放的正负
电源电压 分析应用电路 的工作原理时， 首先要分清运 放工作在线性 区还是非线性 区。
2rbe
1 ( Rc // RL ) 2 rbe
( Rc // RL )
2rbe
2rbe
2rbe
1 [rbe (1 )2ro ] 2
2Rc Rc
1 [rbe (1 )2ro ] 2 Rc 2R
c
集成运算放大器概述
集成运算放大器结构特点
集成运算放大器组成及各部分作用 集成运算放大器主要参数 理想集成运算放大器及两个工作区域
1 R L 2 R b rbe
C1为反向输出端,C2为同向输出端
rid=2(Rb+rbe)
rod ≈ Rc
3.对共模信号的抑制作用分析 Uic1=Uic2=Uic
工作原理
Ibc1=Ibc2 Iec1=Iec2
流过Ree上的电流： Iec=Iec1+Iec2=2 Iec1 Ree上的电压：URee=Iec12Ree 画交流通路时，单管射极电阻应为2Ree。 Uic1 Rb
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
模拟电子技术3.2 差动放大电路
ui2
1 2
uid
uic
差动放大电路是区别对待差模输入和共模输入
当差模输入信号和共模输入信号都存在的情况下，根据叠加 原理可以得出任意输入信号下总的输出电压：
uo Aud uid Auc uic
共模抑制比:综合考察差动放大电路放大差模信号和抑制
共模信号的能力。
KCMR
Aud Auc
KCMR (dB) 20lg
RB1
++ – – T1 uC1 uC2 T2
RB2
+
ui2
–
RE
VEE 长尾式差动放大电路
二、工作原理
1、放大差模信号
差模信号：一对大小（幅值）相等、极性相反的信号（ui1=- ui2 ）
差模信号uid：两边所加信号的差
uid=ui1- ui2=2ui1=-2ui2
uod
+VCC
RC
RC
+ uod –
差模电压放大倍数
Aud
uod uid
=
ic (RL //RC ib (2rbe )
)
1 2
βRL rbe
1 2
Aud1
2、单端输入单端输出 3、双端输入单端输出
动态性能分析---共模输入信号
ue =2 ie1RE= ie1（2RE） 故对每半边电路而言，RE等效为2RE
+VCCB
RB RB
RB RB
计算同双端输入双端输出。
2、单端输入单端输出 3、双端输入单端输出
动态性能分析---差模输入信号
ui1 RB +
rbe uid
– Rid rbe ui2 RB
uo1
实验八 差动放大电路
实验八 差动放大电路实 验 目 的1、加深对差动放大电路工作原理及特点的理解，了解零点漂移产生的原因与抑制零漂的方式。
2、学习差动放大电路的测试方法。
实 验 原 理 简 述差动放大电路在直流放大中零点漂移很小，它常用作多级直流放大电路的前置级，用以放大微弱的直流信号或交流信号。
1、电路特点：iU +-图9-1差动放大电路图9-1为典型的差动放大电路。
放大电路两边对称，两晶体管型号、特性一致，各对应电阻阻值相同，R E 为公共的发射极电阻，R p 为调零电位器，因电路两边实际组成时不可能完全对称，因此静态时可能两端直流电压不为零，调R E 可使放大电路在输入为零时输出电压也为零。
2、电压放大倍数：对于差动放大电路来说，两个输入端输入极性相反、幅值相同的输入信号为差模信号，也就是要放大的有用的信号，同时输入一对同极性、同幅值的输入信号为共模信号，如零点漂移、工频电源干扰就是这种信号。
1）对于差模信号，图9-1的单管交流电路及其等效电路如图9-2所示。
u i 经分压形成幅度相同（12i u），而极性相反的两组电压输入到差动放大管两侧，令每侧的放大倍数为A 1，则：1112o i U AU = ，2112o iU AU =- ，121o o o I U U U AU=-= ∴ ()11o Cd S be I i U R A A R r R U ββ===-+++ （认为电路完全对称R 2＝R 1） 即：这种两管差动式放大电路和基本单管电路的放大倍数相同。
对于单端输出的放大倍数O11U U(A d1)将是单管交流放大电路的一半。
+-a 单管交流电路b 单管等效电路图9-2差模输入时差动放大电路工作状态2）对于共模信号，图9-1的单管交流电路及其等效电路，如图9-3+图9-3()()11112OC CCS bc EicU RAR r R RUββ-==++++，一般12RRE＞＞且()bcSErRR++＞＞21β，∴12CCERAR≈-，同样可得22CCERAR=-，则12C CA A=可见差动放大电路电压放大倍数与对应的单管电路的电压放大倍数相同，共模反馈电路R E仅对共模信号起负反馈作用（R E与A C成反比），对差模信号不产生影响（A d与R E无关）。
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 －
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差动放大电路 电路特点
RB1
RS1 + ui1 −
RC1 RL RC2
+ uo – T1 T2
+VC
C
RB2
RS2 +
ui2 −
由参数对称，结构对称的共射放大电路组成。 输入信号分别由两个三极管的基极输入； 输出信号取自两个管子的集电极之间。
第六章 集成运算放大器及其应用
KCMR
Ad Ac
或
KCMR
20 lg
Ad Ac
dB
第六章 集成运算放大器及其应用
结论 差动放大电路能放大差模信号，抑制共模信号； Ad是有用信号的放大倍数，越大越好； Ac表明了零漂的程度，越小越好。 因此，KCMR越大，说明电路对有用的差模信号的放大
能力越强，而对有害的共模信号的抑制能力越强，表明电 路的性能越好。
电源电压的波动以及由电源引起的工频干扰都可看成
是共模输入信号，共模信号都是没有用的信号，应该抑制。
② 差模输入信号 指在两个输入端加上幅度相等，极性相反的信号。即
ui1 ui2
差模输入信号一般是有用的待放大信号。
第六章 集成运算放大器及其应用
由于电路结构对称，放大倍数相等
Au1 Au2 Au
抑制零点漂移的原理
静态时：
ui1 ui2 0
由于电路两边完全对称， 则：
RB1
RS1 + ui1 −
IC1 IC2 IC
VC1 VC2 VC VCC RC IC
RC1 RL RC2
+ uo – T1 T2
+VC
C
RB2
RS2 +
ui2 −
输出电压：UO VC1 VC2 0
第六章 集成运算放大器及其应用
பைடு நூலகம்
当温度发生变化 时，将引起两管集电 极电流和集电极电位 发生相同的变化，即
IC1 IC2 VC1 VC2
RB1
RS1 + ui1 −
RC1 RL RC2
+ uo – T1 T2
+VC
C
RB2
RS2 +
ui2 −
输出电压的漂移 UO VC1 VC2 0
抑制了零点漂移
第六章 集成运算放大器及其应用
信号输入方式 由于差动放大器有两个输入端，所以输入信号有多种
方式。
① 共模输入信号
指在两个输入端加上幅度相等，极性相同的信号，即
ui1 ui2
定义：共模输入信号
uic
ui1
2
ui2
ui1 ui2
第六章 集成运算放大器及其应用
当输入端加共模信号时 uo 0
共模电压放大倍数
Ac
uo uic
0
差模电压放大倍数Ad
uo uid
2 Au ui1 ui1 ui2
2 Au ui1 2ui1
Au
第六章 集成运算放大器及其应用
③ 比较输入信号
一般我们所用的信号都是比较输入信号，它是差模信号和共 模信号共存的，因此可以将比较输入信号分解为差模信号和共模 信号两个部分。
④ 共模抑制比KCMR 定义为差模放大倍数Ad与共模放大倍数Ac的比值，即
当输入端加差模信号时：
uo1 Au1 ui1 Au ui1
uo2 Au ui2
uo uo1 uo2 Au (ui1 ui2 ) 2 Au ui1
RB1
RS1 + ui1 −
RC1 RL RC2
+ uo – T1 T2
+VC
C
RB2
RS2 +
ui2 −
加在两输入端的电压差 uid ui1 ui2