集成运算放大器和差动放大电路
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差动放大电路与集成运算放大器
优缺点的比较
差动放大电路
差动放大电路具有结构简单、性能稳定 、噪声抑制能力强等优点，适用于对信 号质量要求较高的场合。但相对于集成 运算放大器，其增益较低，且对元件参 数对称性要求较高。
VS
集成运算放大器
集成运算放大器具有高精度、低噪声、低 失真等特点，适用于需要进行复杂运算和 处理的场合。但其电路结构较为复杂，且 对电源电压和温度稳定性要求较高。
差动放大电路的性能指标
• 差动放大电路的性能指标包括电压增益、输入电阻、输出电阻、 共模抑制比等。电压增益是指差动放大电路对差分信号的放大 倍数；输入电阻是指差动放大电路对输入信号的阻碍作用；输 出电阻是指差动放大电路的输出端的内阻；共模抑制比是指差 动放大电路对共模信号的抑制能力。
03 集成运算放大器
响应的重要参数。
04 差动放大电路与集成运算 放大器的两个输入信号进行差分输入，通过电路的对称性，将差分信号放大并转换为单端信号输出 的电路。其工作原理主要基于晶体管的共射输入输出特性，通过调整电路参数，实现差分信号的放大。
集成运算放大器
集成运算放大器是一种将多个晶体管、电阻、电容等元件集成在一块芯片上的模拟电路，具有高放大倍数、高输 入电阻、低输出电阻等特点。其工作原理基于负反馈和开环增益，通过反馈网络对输入信号进行比例放大，实现 信号的运算功能。
差动放大电路与集成运算放大器
目录
• 引言 • 差动放大电路 • 集成运算放大器 • 差动放大电路与集成运算放大器的比较 • 差动放大电路与集成运算放大器的应用实
例 • 结论
01 引言
主题简介
差动放大电路
差动放大电路是一种将差分信号转换 为单端信号的电路，具有抑制共模干 扰、提高信号动态范围等优点。
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
温漂严重干扰了放大器的工作，会引起输出信号失真， 严重时会把有用信号完全淹没。这是直流放大器必须克服的 问题。实用中常采用多种补偿措施来抑制温漂，其中最为有 效的方法是使用差动放大电路。该电路也是集成运算放大器 的输入级电路。
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。
集成运算放大器_电子电路
放大电路
集成运放：是一种高放大倍数的直接耦合 多级放大器。 直接耦合存在的最主要问题是：温漂问题 解决的办法：采用差动式放大电路
一．基本差动放大电路
（一）工作原理： 各元件相同：即T1，T2管对称 RS1=RS2=RS Rb1=Rb2=Rb Rc1=Rc2=Rc(两边严格对称)
优点：结构简单，符合集成电路特点
缺点：I。受Vcc、R、VBE影响，要使I。得到小电流， R必须很大，集成电路制作难。
二、微电流源电路
Io小电流，R值不太大，应使I。<IR
从PN结中伏安特性方程：
IE=Is(eUbe/UT-1)，当Ube》UT时，
第三节
一、 镜像电流源电路 VB1=VB2→IB1=IB2=IB
电流源电路
集成运算放大中，常用电流源提供偏置电路作为有源负载。
(Ic1=Ic2=Ic0)→IR=Ic1+2IB=Ic1(1+2/) =I0(1+2/β)或I0=IR/(1+2/β) 当 β 》2，Vcc》VBE I。=IR=（Vcc-VBE）/R≈Vcc/R 当Ir 大小固定时，电流源输出I。也相应恒定，故称镜像电流
当静态工作时：Ic1Q=Ic2 Q
温度升高：Ic1升，Uc1降(对称性)Uc1Q=Uc2Q， U。=Uc1Q-Uc2Q=0 Ic2升，Uc2降 克服温度变化而引起的零点漂移现象
（二） 放大倍数
1、 差模放大倍数Ad: 当输入信号Ui1及Ui2时（幅度相同； 极性相反）(Ui1=-Ui2)或Ui1=Ui/2,Ui2=-Ui/2 Ui1：T1放大，UC1与Ui2反相；Ui2：T2放大，Uc2与Ui2反相 （U。=UC1-UC2） （差动或） 设单管放大倍数为A1，则：UC1= Ui1 A1=1/2 UiA1 U。=UC1-UC2= UiA1
集成运放：是一种高放大倍数的直接耦合 多级放大器。 直接耦合存在的最主要问题是：温漂问题 解决的办法：采用差动式放大电路
一．基本差动放大电路
（一）工作原理： 各元件相同：即T1，T2管对称 RS1=RS2=RS Rb1=Rb2=Rb Rc1=Rc2=Rc(两边严格对称)
优点：结构简单，符合集成电路特点
缺点：I。受Vcc、R、VBE影响，要使I。得到小电流， R必须很大，集成电路制作难。
二、微电流源电路
Io小电流，R值不太大，应使I。<IR
从PN结中伏安特性方程：
IE=Is(eUbe/UT-1)，当Ube》UT时，
第三节
一、 镜像电流源电路 VB1=VB2→IB1=IB2=IB
电流源电路
集成运算放大中，常用电流源提供偏置电路作为有源负载。
(Ic1=Ic2=Ic0)→IR=Ic1+2IB=Ic1(1+2/) =I0(1+2/β)或I0=IR/(1+2/β) 当 β 》2，Vcc》VBE I。=IR=（Vcc-VBE）/R≈Vcc/R 当Ir 大小固定时，电流源输出I。也相应恒定，故称镜像电流
当静态工作时：Ic1Q=Ic2 Q
温度升高：Ic1升，Uc1降(对称性)Uc1Q=Uc2Q， U。=Uc1Q-Uc2Q=0 Ic2升，Uc2降 克服温度变化而引起的零点漂移现象
（二） 放大倍数
1、 差模放大倍数Ad: 当输入信号Ui1及Ui2时（幅度相同； 极性相反）(Ui1=-Ui2)或Ui1=Ui/2,Ui2=-Ui/2 Ui1：T1放大，UC1与Ui2反相；Ui2：T2放大，Uc2与Ui2反相 （U。=UC1-UC2） （差动或） 设单管放大倍数为A1，则：UC1= Ui1 A1=1/2 UiA1 U。=UC1-UC2= UiA1
差动放大电路与集成运算放大器基础知识讲解
（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。
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
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
3.2.3 集成运算放大器使用 中的几个具体问题
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 输入端，7脚接正电源15V，4脚接负电源15V，6脚为输出端，1脚和5脚之间应接调 零电位器。μA741的开环电压增益Aud约为 94dB(5×104倍)。
3.1.2 差动放大电路的基本形式
差动放大电路是一种具有两个输入端且 电路结构对称的放大电路，其基本特点是只 有两个输入端的输入信号间有差值时才能进 行放大，即差动放大电路放大的是两个输入 信号的差，所以称为差动放大电路。
（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。
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
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
3.2.3 集成运算放大器使用 中的几个具体问题
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 输入端，7脚接正电源15V，4脚接负电源15V，6脚为输出端，1脚和5脚之间应接调 零电位器。μA741的开环电压增益Aud约为 94dB(5×104倍)。
3.1.2 差动放大电路的基本形式
差动放大电路是一种具有两个输入端且 电路结构对称的放大电路，其基本特点是只 有两个输入端的输入信号间有差值时才能进 行放大，即差动放大电路放大的是两个输入 信号的差，所以称为差动放大电路。
第4章 差动放大电路与集成运算放大器
ui1 ui 2
id
图3-3 差动放大电路的输入方式
共模信号 与差模信号
Ui1 Ui2
线性放 大电路
Uo
1 共模信号输入电压： U ic (U i1 U i 2 ) 2
差模信号输入电压：U
id
(U i1 U i 2 )
差模信号：是指在两个输入端加幅度相等， 极性相反的信号。
共模信号 ：是指在两个输入端加幅度相等， 极性相同的信号。
在放大器的两个输入端分别输入大小相等、 极性相同的信号，即 ui1 ui 2 时，这种输入方 式称为共模输入，所输入的信号称为共模 （输入）信号。共模输入信号常用 uic 来表 示，即 uic ui1 ui 2 。在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 时这种输入方式为差模输入，所输 入的信号称为差模输入信号。差模输入信 号常用 u 来表示，即 ui1 uid / 2 ui 2 uid / 2
输入信号种类
ui1 = ui2 共模输入
(common mode)
uC ud
ui1 = -ui2 差模输入
(differential mode) 任意输入ui1, ui2（既非差模又非共模）
3.2 相关的理论知识
(2)共模输入
如图3-3（a）所示为共模输入方式，由图中可以看出，当差动放大器输 入共模信号时，由于电路对称，两管的集电极电位变化相同，因而输出 电压 u oc 恒为零。
Rod 2RC
5.共模抑制比 如果温度变化，两个差放管的电流将按相同的方向一起增大或减小，相当于给放大电路 加上一对共模输入信号。所以差模输入信号反映了要放大的有效信号，而共模输入信号 可以反映由温度等原因而产生的漂移信号或其它干扰信号。通常希望差分放大电路的差 模电压放大倍数愈大愈好，而共模电压放大倍数愈小愈好。 共模抑制比反映了差分放大电路放大差模信号、抑制零漂和共模信号的能力。
id
图3-3 差动放大电路的输入方式
共模信号 与差模信号
Ui1 Ui2
线性放 大电路
Uo
1 共模信号输入电压： U ic (U i1 U i 2 ) 2
差模信号输入电压：U
id
(U i1 U i 2 )
差模信号：是指在两个输入端加幅度相等， 极性相反的信号。
共模信号 ：是指在两个输入端加幅度相等， 极性相同的信号。
在放大器的两个输入端分别输入大小相等、 极性相同的信号，即 ui1 ui 2 时，这种输入方 式称为共模输入，所输入的信号称为共模 （输入）信号。共模输入信号常用 uic 来表 示，即 uic ui1 ui 2 。在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 时这种输入方式为差模输入，所输 入的信号称为差模输入信号。差模输入信 号常用 u 来表示，即 ui1 uid / 2 ui 2 uid / 2
输入信号种类
ui1 = ui2 共模输入
(common mode)
uC ud
ui1 = -ui2 差模输入
(differential mode) 任意输入ui1, ui2（既非差模又非共模）
3.2 相关的理论知识
(2)共模输入
如图3-3（a）所示为共模输入方式，由图中可以看出，当差动放大器输 入共模信号时，由于电路对称，两管的集电极电位变化相同，因而输出 电压 u oc 恒为零。
Rod 2RC
5.共模抑制比 如果温度变化，两个差放管的电流将按相同的方向一起增大或减小，相当于给放大电路 加上一对共模输入信号。所以差模输入信号反映了要放大的有效信号，而共模输入信号 可以反映由温度等原因而产生的漂移信号或其它干扰信号。通常希望差分放大电路的差 模电压放大倍数愈大愈好，而共模电压放大倍数愈小愈好。 共模抑制比反映了差分放大电路放大差模信号、抑制零漂和共模信号的能力。
电子课件电子技术基础第六版第三章集成运算放大器及其应用
1. 组成框图 集成运算放大器的组成框图如图所示，通常包括输入级、 中间级、输出级和偏置电路。
集成运算放大器的组成框图
（1）输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ，利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 （2）中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力， 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式， 但简单的直接耦合放大器，常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多，如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等，都会使静态工作 点发生缓慢变化，该变化量被逐级放大，便会使放大器输出 端出现不规则的输出量，这种现象称为“零点漂移”，简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能，生产厂家制定了很多参 数，作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数，见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器，具有极高的电压放大倍数 ，但它极易产生自激振荡，使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生，通常按产品手册要求，在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络，以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器，可利用二极管的单向 导电特性来控制，如图所示，二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中，当电源极性接反时，相应的二极 管便截止，从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
集成运算放大器的组成框图
（1）输入级 通常是具有较大输入电阻和一定放大倍数的差动放大电路 ，利用它可以使集成运算放大器获得尽可能高的共模抑制比 。 （2）中间级 中间级的作用是使集成运算放大器具有较强的放大能力， 通常由多级共射极放大器构成。
一、零点漂移
放大直流信号和缓慢变化的信号必须采用直接耦合方式， 但简单的直接耦合放大器，常会发生输入信号为零输出信号 不为零的现象。产生这种现象的原因很多，如温度的变化、 电源电压的波动、电路元件参数的变化等，都会使静态工作 点发生缓慢变化，该变化量被逐级放大，便会使放大器输出 端出现不规则的输出量，这种现象称为“零点漂移”，简称“零 漂”。
三、集成运算放大器的主要参数
为了表征集成运算放大器的性能，生产厂家制定了很多参 数，作为合理选择和正确使用集成运算放大器的依据。下面 介绍几项主要的参数，见表。
集成运算放大器的主要参数
集成运算放大器的主要参数
§3-3 集成运算放大器的基本电路
学习目标
1. 了解理想集成运算放大器的基本概念。 2. 了解集成运算放大器线性工作区和非线性工作区的 特性及工作特点。 3. 理解集成运算放大器“虚短”“虚断”的概念。 4. 了解集成运算放大器电路直流平衡电阻的配置。
2. 消除自激振荡 集成运算放大器是多级放大器，具有极高的电压放大倍数 ，但它极易产生自激振荡，使运算放大器不能正常工作。为 了防止自激振荡的产生，通常按产品手册要求，在补偿端子 上接指定的补偿电容或 RC 移相网络，以便消除自激振荡现 象。
四、集成运算放大器的保护 电路
1. 防止电源极性接反 为了防止电源极性接反而损坏集 成运算放大器，可利用二极管的单向 导电特性来控制，如图所示，二极管 V1、V2 串入集成电路直流电源电路 中，当电源极性接反时，相应的二极 管便截止，从而保护了集成电路。 防止电源极性接反保护电路
第三章 差动放大电路及集成运放电路1
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3.2 差分放大电路
是晶体管的电流放大倍数。 其中β是晶体管的电流放大倍数。 从上可知，静态时，每个管子的发射极电路中相当于接入了2R 从上可知，静态时，每个管子的发射极电路中相当于接入了2RE 的电阻，这样每个晶体管的工作点稳定性都得到提高。 的电阻，这样每个晶体管的工作点稳定性都得到提高。VEE的作用是 补偿R 上的直流压降，使得晶体管有合适的工作点。 补偿RE上的直流压降，使得晶体管有合适的工作点。
这时差模电压放大倍数变为差模信号输入时从差分放大电路的两个输入端看进去所呈现的等效电阻称为差分放大电路的差模输入电阻由图34可得下一页返回上一页差分放大电路两管集电极之间对差模信号所呈现的等效电阻称为差分放大电路的差模输出电阻由图34可得2ro12r在放大器两输入端分别输入大小相等相位相同的信号即ui1i2时这种输入方式称为共模输入所输入的信号称为共模输入信号
u ic =u i1 =u i 2
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3.2 差分放大电路
图3-5所示电路在共模信号的作用下，V1管和V2管相应电量的变 所示电路在共模信号的作用下， 管和V 化完全相同，显然， =0， 化完全相同，显然，共模输出电压uo=uo1－uo2=0，则共模电压放大 倍数
Auc = 0
发射极电阻R 对共模信号具有很强的抑制能力。 发射极电阻RE对共模信号具有很强的抑制能力。当共模信号使
ro=2Ro1=2Rc
2．共模输入动态分析 在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相同的信号， 在放大器两输入端分别输入大小相等、相位相同的信号，即ui1 这种输入方式称为共模输入， ＝ui2时,这种输入方式称为共模输入，所输入的信号称为共模输入 信号。 来表示。共模输入电路如图 所示。 信号。共模输入信号用uic来表示。共模输入电路如图3-5所示。由 图3-5可得
第3章 集成电路运算放大电路
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3.2集成运算放大电路简介
2.理想集成运放的两个重要结论
(1)因rid→∞有i+≈i-≈0，即理想运放两个输入端的输 入电流近似为零。 (2)因Auo→∞，故有u+≈u-即理想运放两个输入端的电 位近似相等。
请看动画
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3.2集成运算放大电路简介
3.集成运放的传输特性
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3.1 差分放大电路
3.动态特性
(1)差模特性 电路的两个输入端各加上一个大小相等、极性相反的 电压信号，称为差模输入方式。此时，uIl =uI /2，uI2 = - uI /2，若用uID 表示差模输入信号，则有uID =uI1 –uI2。 在差模输入信号作用下，差动放大电路一个管的集电极电 流增加，而另一管的集电极电流减少，使得uO1 和uO2 以相 反方向变化，在两个输出端将有一个放大了的输出电压 uO 。 这说明，差动放大电路对差模输入信号有放大作用。
1．通用型 2．低功耗型 3．高精度型 4．高阻型
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3.2集成运算放大电路简介
3.2.5 理想运算放大器
1.理想集成运放的特性
（1）开环电压放大倍数Aod = ∞ ；
（2）差模输入电阻rid = ∞ ； （3）输出电阻ro =0；
（4）共模抑制比KCMR = ∞ ；
（5）输入偏置电流IB1 =IB2 =0。
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3.3集成运算放大器的基本运算电路
3.3.2 同相比例运算电路
如图3－7所示，输入信号ui经外接电阻R2送到同相输入 端，而反相输入端通过电阻R1接地。反馈电阻RF跨接在输出 端和同相输入端之间，形成电压串联负反馈。
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7
+VC 第4章 差动放大电路和集成运算放大器
3
实际对地输入: ui1 , ui2
R
B
C
RC
uo
T
1
RC R T
2
差模分量:
ud=ui1-ui2 uC =
ui1
ui
定义
共模分量:
ui1 + ui2 2
RE
-VEE
2
叠加
ui1 = uC + ud/2
ui2 = uC – ud/2
例：
ui1 = 20 mv ,
RE对差模信号不起作用，短接 uRE=0
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11
第4章 差动放大电路和集成运算放大器
差模信号交流通路
RB
RC ib1 B1 C1
T1
ic1 u
ic2
od
RC C2
T2
uod1 uod2 E
ib2 B2
RB
ui1
R
R
ui2
RB
b1 c1 rbe1 e
RC ib1
ui1
ib1
uod1
T1单边微变 等效电路
ui2 = 10 mv
则：ud = 20- 10 =10mv , uc = (20 + 10)/ 2=15mv
ui1 = 15 + 10/2=20mv,
2018年11月9日星期五
ui2= 15– 10/2= 10 mv
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8
第4章 差动放大电路和集成运算放大器
4. 差放电路的4种接法
+VCC RC RB ui1 B1 C1 uo RC C2 T2 B2 RB ui2
0 Rb I B VBE1 I E Re VEE 0
一般可以认为
Rb I B1 VBE1
RB T1 T2 RC
+VCC
IC1
uo
IC2
RC
RB
VEE VBE1 IE Re
IC 2 1 I C1 I E1 I E 2
ui1
IB IE RE
-VEE
IB
ui2
ui1
R
C ib1
u od1 Ad1 u i1 ib1RC ib1 ( RB rbe1 ) uod1 RC Ad1 Ad 2 RB rbe1
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13
2018年11月9日星期五
第4章 差动放大电路和集成运算放大器
RB
ib1
uid
b1 c1 rbe1 e
uid
uod
RB
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第4章 差动放大电路和集成运算放大器
双入双出放大倍数
ui1
RB
ib1 uid
RB
b1 c1 rbe1
ib RC
1
uod1
uod 2uod 1 Ad Ad1 uid 2ui1
单边差模放大倍数:
RB
e
uod
b1 c1 rbe1 e
ib1
0 Rb I B1 VBE1 I E Re VEE 0
例
第4章 差动放大电路和集成运算放大器
一般可以认为
IE
IC 2
Rb I B1 VBE1
VEE VBE1 15V 0.7V 1m A Re 14.3k 1 I C1 I E1 I E 0.5mA 2
两个输入信号的大小 相等，极性相反
仅差模信号!
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第4章 差动放大电路和集成运算放大器
RE对差模信号作用
+VCC
RC RB
uo
T1 T2
RC RB
+
uid
+ -
R R
iRE
RE
-VEE
ui1
ui2
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ib1 , ic1 ib2 , ic2
ic1 = - ic2
iRE = ie1+ ie2 = 0
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+VCC 第4章 差动放大电路和集成运算放大器
3. 动态分析 两输入端加信号
1 差模输入信号分量:
ui1
RB
RC
uo
T1 T2
RC RB
ui2
两信号大小相等、极性相反
(differential mode)
RE
-VEE
2
共模输入信号分量:
两信号大小相等、极性相同
( common mode)
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2
第 4章 差动放大电路和集成运算放大器 +V
CC
RC RB T1 ui1
uo T2
RC RB
ui2 RE –VEE
为了使左右平衡，可设臵调零电位器 。 加入负电源 -VEE ，采用正负双电源供电。
双电源的作用：
IB1、IB2由负电源-VEE提供。
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+UCC 第4章 差动放大电路和集成运算放大器
I C1
I B 2 I B1
1 VCE 2 VCE1 VCC ( RC1 RP ) I C1 VE 2 1 VCC ( RC1 RP ) I C1 (VBE1 ) 2 2018年11月9日星期五 8.2V
0.5m A 0.01m A 50
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I B 2 I B1
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I C1
VCE 2 VCE1 VCC RC1 I C1 VE
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具有集电极调零电位器Rp的差动式放大电路如所示。 已知β=50，VBE1=VBE2=0.7V，当Rp臵中点位臵时，求电路 的静态工作点。 解：静态时vi1=vi2=0，有
第4章 差动放大电路和集成运算放大器
4.1 差动放大电路
4.1.1 直接耦合特殊问题
R1 R2 T1 ui T2 RE2 RC1 RC2 +VCC
uo
零点漂移: 当 ui= 0 时： uo
0
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t
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第4章 差动放大电路和集成运算放大器
4.1.1 典型差动放大电路 1、特点
RB RC u01 T1
+VCC
RC RB
uo
u02
T2
ui2
ui1
RE
–VEE
⑴两只晶体管参数完全相同，具有相同的静态工作点，而有温 度变化所引起的参数的变化也具有对称性。 ⑵两个输入端ui1和ui2。 ⑶信号可从两个集电极之间取出，称为双端输出uo 。有两个单 输出端u01和u02。
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RE的作用
RC
uo
T1 T2
RC RB
RE 强负反馈作用 抑制温度漂移，稳 定静态工作点。
ui1
RB
ui2
RE
-VEE
设ui1 = ui2 = 0，静态时
温度T IC稳定!
IC IC
IE = 2IC
UE
IB
UBE
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第4章 差动放大电路和集成运算放大器
2. Q点的计算
T1
E
双端 输入端 单端 双端
-VEE
输出端 单端
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第4章 差动放大电路和集成运算放大器
① 双端输入、双端输出
+VCC
RC RB + T1
uo
T2
RC
RB
uid -
R R
RE -VEE
+
1 ui1 uid 2 1 ui 2 uid 2
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