差分放大电路的四种接法

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双端输出的差分式放大电路

第七章
模拟集成电路
2017年4月
1
§7-1 模拟集成电路的电流源 §7-2 差分式放大电路 §7-3 集成电路运算放大器 §7-4 集成电路运算放大器的主要参数 §7-5 放大电路中的噪声与干扰
2
集成电路
在半导体制造工艺的基础上，把整个电路中的元器
件制作在一块硅基片上，构成特定功能的电子电路，称为集成电路。模拟集成电路种类繁多，有运算放大器、宽频带放大器、功率放大器、模拟乘法器、模拟锁相环、模数和数模转换器、稳压电源和音像设备中常用的其他模拟集成电路等。模拟集成电路一般是由一块厚约0.2-0.25mm的P型硅片制成，称为基片。基片上可以做出包含有数十个或更多的BJT或FET、电阻和连接导线的电路。
8
UCC Rr Ir T5 T1 T2 T3 T4 IC2 IC3 IC4
多路镜像电流源
9
微电流源
在T2的射极电路接入电阻Re2，当
基准电流IREF一定时， IC2为：
VBE 1 VBE 2 VBE I E 2 Re 2 VBE IC 2 I E 2 Re 2
利用两管基-射极电压差VBE可以控制输出电流IC2 。由于VBE的数值小, 故用阻值不大的Re2即可获得微小的工作电流，称为微电流源。当电源电压VCC发生变化时， IREF以及VBE也将发生变化。由于Re2为数千欧，使VBE2 <<VBE1，以致T2的 VBE2值很小而工作在输入特性的弯曲部分，则IC2的变化远小于IREF的变化。
14
基本差分式放大电路
一个基本差分式放大电路由两
个特性相同的BJT T1、T2组成对称电路，电路参数也对称，即Rc1=Rc2=Rc等。有两个电源+VCC和-VEE。两管的发射极连接在一起并接恒流源I0，恒流源的交流电阻 r0很大，在理想情况下为无穷大。如果电路有两个输入端和两个输出端，称双端输入、双端输出电路。

差分运放

差分接法:差分放大电路（图3.8a.4）的输入信号是从集成运放的反相和同相输入端引入，如果反馈电阻RF等于输入端电阻R1 ，输出电压为同相输入电压减反相输入电压，这种电路也称作减法电路。

图3.8a.4 差分放大电路差分放大器如图所示，通过采用两个输入，该差分放大器产生的输出等于U1和U2之差乘以增益系数运算放大器的单电源供电方法梦兰大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。

需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。

例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。

在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。

该电路的增益Avf＝－RF／R1。

R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。

耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。

Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。

若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。

一般来说，R2＝R3≈2RF。

图2是一种单电源加法运算放大器。

该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。

需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。

它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。

思考题(1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。

模拟电子技术基础02-19-03 差分放大电路的四种接法_88

2 (RBrbe)
双端输入单端输出
1 (Rc / / RL )
2 RB rbe
2 (RBrbe)
单端输入双端输出
(R / / RL )
C
2
RB rbe
2 (RBrbe)
Ro
2 Rc
Rc
2 Rc
K★CM输R 入电 ★双端输
阻较∞单很管高放大
电
路大；RE较高是单r端be 输出的2倍
。
∞
很高
双端输入单端输出
1 (Rc / /RL)
2 RB rbe
单端输入双端输出
(RC / / RL )
2
RB rbe
单端输入单端输出
1 (Rc / / RL)
2 RB rbe
Ri★d 差模放大2倍(R数B 只rbe与) 输出方2式(R有B
2 (RBrbe)
2 (RBrbe)
关Rrbe★；o )双端输出时2，RcAd 与单管 Au 基R本c 相同；
差分放大电路的四种接法
差分放大电路的四种接法
RB + ui1 –
RC +
– RC
uo1 uo2
T1
T2
RE –VEE
+VCC 四种工作方式：
RB
+ ui2 –
双端输入双端输出（双入双出）双端输入单端输出（双入单出）单端输入双端输出（单入双出）单端输入单端输出（单入单出）
差分放大电路的四种接法
（1）静态分析
+VCC
RB + ui1 –RCຫໍສະໝຸດ +RL uo
T1
–
RE
RC T2
–VEE

四种差分放大电路的放大倍数

四种差分放大电路的放大倍数
1.常模差分放大器：常模差分放大器是一种最基本的差分放大电路，在大多数放大器中都会使用。

它的放大倍数为：Av = gm * Rl，其中gm是管子的跨导，Rl是输出负载电阻。

2. 交流耦合差分放大器：它是一种常模差分放大器的改进，通过加入交流耦合电容，可以使得信号只在交流方向上流过放大器，而直流方向上则被隔离。

它的放大倍数为：Av = gm * Rc / 2，其中gm是管子的跨导，Rc是输入电阻。

3. 管子互阻差分放大器：管子互阻差分放大器是一种双管差分放大器，它的放大倍数比单管差分放大器要高。

它的放大倍数为：Av = gm * Rl / 2，其中gm是管子的跨导，Rl是输出负载电阻。

4. 负反馈差分放大器：负反馈差分放大器是一种将输出信号通过反馈电路送回到输入端实现稳定放大的差分放大器。

它的放大倍数可以通过反馈电路的设计来控制。

- 1 -。

模电第13讲差分放大电路

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的共模负反馈作用：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。抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
3. 放大差模信号
差模信号：数值相等，差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，的输入信号，即
' RL = Rc ∥ RL ≈ 6.67kΩ ,
V
I CQ1 = I CQ2 = I CQ ≈ I EQ ≈
' CC
RL = ⋅ VCC = 5V Rc + RL
V EE − U BEQ = 0 . 265 mA 2 Re
' ' U CQ1 = V CC − I CQ R L ≈ 3 . 23 V
差模放大倍数
∆uOd
RL = −∆iC ⋅ 2( Rc ∥ ) 2
∆uOd Ad = ∆uId
RL β ( Rc ∥ ) 2 Ad = − R b + rbe
R i = 2 ( R b + rbe ) ， R o = 2 R c
4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR 动态参数：
共模抑制比K 共模抑制比 CMR：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。的能力和抑制共模信号的能力。
第十三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0的现象
第十三讲差分放大电路
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

高教版《模拟电子技术基础(第五版)课程讲义复习要点第4章教案3(4.3.3-4.3.4)

iE1 I
iE2
VT3
E I
RE
RB2
－VEE
思考：恒流源的恒定电流I如何求取？对差模输入信号， E点电位=？分析电路时，调零电位器RP如何处理？
讨论一
若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？
uId uI1 uI2
uIc
uI1
2
uI2
uId=5mV ， uIc=7.5mV
⑤共模抑制比
注意：只要是单出电路，不管输入方式如何，如果有共模输入信号，Ac的分析方法
KCMR
Ad Ac
Rb rbe 2(1 )Re
2 Rb rbe
完全相同。总结四种
Re
Ac
KCMR
性能越好电路特点
4.3.4 改进型差分放大电路
一、问题的提出
如何提高共模抑
若电路参数理想对称，则对于双出电路
2 Rb rbe
②输入电阻
Ri=2(Rb+rbe)
③输出电阻
Ro=Rc
④共模放大倍数
因为双入电路无共模输入信号，所以一般不必求Ac。
双端输入单端输出问题讨论：
Ad
1 2
(Rc∥RL ) Rb rbe
Ri 2(Rb rbe )，Ro Rc
（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？
制比？
Ac=0，KCMR=∞
对于单出电路
Ac
uOc uIc
Rb
(Rc // RL ) rbe 2(1 )Re
若Re=∞，则 Ac=0， KCMR=∞
调零电位器实现0入0出
二、恒流源差分放大电路的实现

差分放大电路一

3.3 差分放大电路3.3 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. 什么是零点漂移现象：Δu I＝0，Δu O≠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：差分放大电路零点漂移参数理想对称：R b1= R b2，R c1= R c2，R e1= R e2;T1、T2在任何温度下特性均相同。

典型电路在理想对称的情况下：1. 克服零点漂移；2. 零输入零输出。

R b是必要的吗？CEQ EQ BQ 1U I I ≈β+=，)()C2CQ2C1=∆+-∆u u u 0c IcOc=∆∆A u u ，参数理想对称时共模信号：数值相等、极性相同的的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号 T(℃)↑→I↑I C2↑→U E↑→I B1C1抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。

差模信号：数值相等，极性相反2/Id对差模信号无反馈作用。

中电流不变，即Re为什么？R∆∆L c CQ CC L c L CQ1 )(R R I V R R R U -⋅+=∥ 由于输入回路没有变化，所以I EQ 、I BQ 、I CQ与双端输出时一样。

但是U CEQ1≠ U CEQ2。

be b L c d )( 21r R R R A +⋅-=∥βco be b )(2R R r R =+=，be b L c d )( 21r R R R A +⋅-=∥βe be b L c c )1(2)( R r R R R A ββ+++-=∥)(2)1(2be b e be b CMR r R R r R K ++++=β（1）T 2的R c 可以短路吗？（2）什么情况下A d 为“＋（3）双端输出时的A d 是单端输出时的）T 2的R c 可以短路，因为输入回路对称，所以还是对称的，仅仅U CEQ1≠ U CEQ2）输出端取T2管集电极电压时下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：2/I Ic I Id u u u u ==，I d O u A u +⋅=差模输出共模输出五、具有恒流源的差分放大电路为什么要采用电流源？R e 越大，共模负反馈越强，单端输出时的A c 越小，K CMR越大，差分放大电路的性能越好。

第三章(三)差分放大电路

26 I EQ
200
5 7 .5 9
81 26 0 .2 8 5
7 5 8 9 7 .5 9 K
80
5 2 .7
R L 1 0 / /1 0 5 K
R id 2 rb e 2 7 .5 9 1 5 .2 k R od 2 RC 2 0 K
0CC
RC I CQ1
1 2 1 0 0 .2 8 5 9 .1 5(V )
rb e 2 0 0 (1 )
( 2 ) Au d R L RC / / 1 2 RL rb e
ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V) ui2 = 0.99 = 1.00 – 0.01 (V) uid = u i1 – u i2= 1.01 – 0.99 uic = (ui1+ ui2 ) / 2 =1（V）
u i 1 u ic 1 2 u d ; u i 2 u ic 1 2 u id
I CQ1 I CQ 2
U CQ1 VCC RC I CQ1 U C Q 2 V C C R C I C Q 2 是集电极对地电位值！
（二）动态分析 1. 差模输入与差模特性差模输入：差分放大电路的两个输入信号大小相等，极性相反。差模电压放大倍数：差模输出电压uod与差模输入电压uid的比值。差模输入电阻：从放大电路两个输入端看进去所呈现的等效电阻。差模输出电阻：差分放大电路两管集电极之间即输出端看进去的对差模信号所呈现的电阻。
ic1
ic2
IE
IE
REE:静态时：流过两倍的IE,对单边来讲相当于串接了2REE。动态时：ui1引起ie增加，而ui2引起ie减小，一增一减，在RE上不

差分放大电路四种接法

结论
并联式差分放大电路在某些应用场景下是一个简单但有效的选择。
共模反馈式差分放大电路
1 应用场景
适用于需要抑制共模干扰的应用，比如传感器信号放大和精密测量。
2 电路特点
共模反馈可以大幅减小输出的共模幅度，提高信号的可靠性和精确性。
3 结论
共模反馈式差分放大电路在对共模噪声抑制要求较高的电子工程中重要的建模工具和设计模块，希望本演示能帮助您更好地了解差分放大电路及其应用。
差模反馈式差分放大电路
应用场景
适用于需要较大放大倍数和高线性度的应用，如音频放大器和测量设备。
电路特点
通过差模反馈可以减小非线性失真，提高放大电路的线性度和稳定性。
结论
差模反馈式差分放大电路在对线性度要求较高的应用中非常常见且有效。
变压器耦合式差分放大电路
1
应用场景
适用于需使用高压和低压信号同时进行放大的应用，如音频放大器和无线电通信。
进行适当的封装和屏蔽，以提高电路的抗干扰能力。
进行仿真和测试，验证电路设计的性能和可靠性。
总结
1 灵活性
2 性能
差分放大电路有多种接法，可以根据应用需求进行选择和调整。
各种接法各有特点，能满足不同应用场景的放大要求。
3 应用广泛
差分放大电路在音频放大器、信号处理和通信领域中得到广泛应用。
差分放大电路四种接法
差分放大电路是一种常用的电路拓扑结构，包括四种常用接法：并联式、共模反馈式、差模反馈式和变压器耦合式。本演示将详细介绍这些接法的应用场景、特点和结论。
并联式差分放大电路
应用场景
适用于需要高增益、低噪声的信号放大，比如音频放大器和通信设备。
电路特点

第7讲差分放大电路互补输出级集成运放概述PPT课件

c
同相
10
第四章集成运算放大电路
重点：一、集成运放的组成及各部分的作用和特点二、集成运放的电压传输特性三、集成运放中基本电流源的工作原理四、集成运放的主要参数及选用
11
§4.1 概述
一、集成运放的特点
1、直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致性采用差分放大电路和电流源电路。 2、用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路复杂并不增加制作工序。 3、用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难于制作的大电阻。 4、采用复合管。
7
2、消除交越失真的互补输出级
▪ 对偏置电路的要求：有合适的Q点，且动态损失尽可能小。
▪ 如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通，那么当有信号输入时两只管子中至少有一个导通，因而消除了交越失真。
静态UB ： 1B2UD1UD2
动态ub： 1ub2ui
若I
＞
2
＞I
，
B
则
U B1B2
R3＋R4 R4
演讲人：XXXXXX
时间：XX年XX月XX日
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12
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的，所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
13
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
静态时T1、T2均截止，UB= UE=0
6
1、互补电路 1) 基本电路动态
ui正半周，电流通路为

第5章差分放大电路

第5章差分放大电路内容提要：本章介绍差分放大电路，包括差分放大电路的组成、差分放大电路的输入和输出方式、差分放大电路的静态计算和动态计算。

概述差分放大电路（简称差放）就其功能来讲，是放大两个输入信号之差。

由于它具有优良的抑制零点漂移的特性，因此成为集成运放的要紧组成单元。

在电子仪器和医用仪器中经常使用差分放大电路做信号转换电路，将双端输入信号转换为单端输出或将单端输入信号转换为双端输出。

5.1.1 差分放大电路的组成差分放大电路是一种对称结构的放大电路，差分放大电路是由两个特性相同的三极管VT 1、VT 2组成的对称电路，两部份之间通过射极公共电阻R e 耦合在一路。

在差分放大电路的电路图（图5-1-1）中。

R s1、R s2为VT 1、VT 2确信适合的静态工作点。

采纳双电源供电形式，可扩大线性放大范围。

差分放大电路的电路如图5-1-1所示。

+-i1u i2u图5-1-1 差分放大电路差分放大电路是对称电路。

对称电路的含义是两个三极管VT 1、VT 2的特性一致，电路参数对应相等。

即βββ==21BE BE2BE1U U U == be be2be1r r r ==c c21c R R R ==s s21s R R R == 5.1.2 差分放大电路的输入和输出方式差分放大电路一样有两个输入端：反相输入端和同相输入端，如图5-1-1所示。

在输入端A 输入极性为正的信号u i1，输出信号u o 的极性与其相反，称该输入端A 为反相输入端。

在输入端B 输入极性为正的信号i2u ，而输出信号u o 的极性与其相同，称该输入端B 为同相输入端。

极性的判定以图中确信的正方向为准。

信号从三极管的两个基极加入称为双端输入；信号从三极管的一个基极对地加入称为单端输入。

差分放大电路一样有两个输出端：集电极C 1和集电极C 2。

从集电极C 1和集电极C 2之间输出信号称为双端输出，从一个集电极对地输出信号称为单端输出。

差分式放大电路

IO I E 5
RE6 I E6 RE5
4. 带有源负载的射极耦合差分式放大电路
动态分析： (1)差模分析两差分管对称，故e点交流接地。
C1点：
2ib 3 ic 3 ic1 ( 2)ib 3 ib1 ib1 ib 3
由于对称性，所以有：
各管参数完全相同
（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 K CMR
单端输出 K CMR
A vd1 Avc1

ro
rbe
K CMR 越大，抑制零漂能力越强
（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。 P270表6.2.1 射极耦合差分式放大电路几种接法的性能指标比较
2. 有关概念根据 vid = vi1 vi2 1 vic = (vi1 vi2 ) 2 有 v = v vid i1 ic 2 vid vi2 = vic 2
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
将等式右边的第一项看作一对共模信号输入，第二项看作是一对差模输入信号。其结果相当与差模输入与共模输入的叠加。 1 1 vid vi1 ( vi1 ) vi1 等效于双端输入，性能指标与双 2 2 入完全相同。可见，差分放大电 1 路的性能与输入方式无关。 vic vi1 2
实际应用中，常有一端有输入另一端接地或者两输入信号大小不相等的情况，这时均可将两输入看作差模输入和共模输入方式共同作用之后的叠加。
Ri2 rbe3 (1 3 ) Re3 245.3K

四种差分放大电路及其等效模型

四种差分放大电路及其等效模型差分放大电路，这听起来就像是个高深莫测的科技玩意儿，但它在我们的日常生活中可真是无处不在哦。

想象一下，你的手机、电脑，甚至是那些复杂的音响系统，里面都可能有差分放大电路在默默地工作着。

嘿，别小看这些电路，它们可是真正的“幕后英雄”！它们就像是那种默默奉献的朋友，虽然不常被提起，但一旦没有了，大家都会觉得生活缺少了点什么。

说到差分放大电路，首先得介绍一下它的工作原理。

简单来说，这种电路可以把两个输入信号进行比较，然后放大它们之间的差异。

你想啊，就像两个朋友之间的争论，最后总会有一个更响亮的声音出来。

这就是差分放大电路的魅力所在。

我们聊聊四种常见的差分放大电路。

首先是经典的“运算放大器”电路。

这可真是个好东西！它的特点就是增益高、输入阻抗大、输出阻抗小，像极了那个总能帮你解决问题的好朋友。

它的等效模型也很简单，往往被简化为一个电压源和一个增益。

而第二种则是“共模抑制型”差分放大器，名字听起来高大上，其实就是为了处理那些噪声信号。

就像是把那些闲聊的背景声过滤掉，留下最重要的信息。

真是个聪明的家伙啊！我们要说到“互补差分放大电路”。

它的结构稍微复杂一点，但用起来特别高效。

就像是一对搭档，一高一低，各自发挥着不同的作用。

它们相互配合，能让信号传递得更加稳定。

就是“电流反馈放大器”。

这个家伙的名字就有点特别，它通过反馈电流来调整增益。

可以说是个灵活多变的角色，总能应对各种情况。

这几种差分放大电路，各有千秋，各显神通。

就像在一场游戏里，不同角色的技能，互相配合，才能打出最精彩的效果。

说到等效模型，咱们可以把这些电路用简单的图形表示出来。

这样一来，理解起来就容易多了。

你看，电源、增益、输入、输出，四个小方块，简单明了，谁都能看懂。

在实际应用中，差分放大电路可真是大显身手。

无论是音频信号处理，还是传感器信号放大，它们都能发挥极大的作用。

比如说，咱们在做一个音响系统时，差分放大电路可以确保音质清晰，不会有干扰声。