差动放大电路----直流信号
差分放大电路：零漂、组成、直流分析
算到输入端的等效输入漂移电压值。
抑制零漂（温漂）的措施
• 引入直流负反馈：Q点的漂移，故引入Re稳定Q点。
• 用热敏元件进行温度补偿：二极管——图2.4.6。
• 采用差分式放大电路：利用特性相同的管子，使它
们 的温漂相互抵消。
1.2 差分式放大电路的组成及其直流分析
放大倍数大为减小。在实际电路中，均满
足Re>RC ，故|Ac(单)|<0.5，即差动放大器
对共模信号不是放大而是抑制。共模负反
馈电阻Re越大，则抑制作用越强。
1.4 差分放大电路对差模信号的放大作用
uI1=uId1，uI2=uId2 ，
而uId1= - uId2
ib1= -ib2 ie1= -ie2 uc1= -uc2
恒流源电路的简化画法及电路调零措施
差动放大器的传输特性
差分放大电路的电压传输特性
本章小结
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（1）零漂——温漂——静漂
（2）差分电路的静态分析
（3）对共模信号的抑制：Re=2Re
理想对称
（4）对差模信号的放大：没Re
（5）共模抑制比KCMR
（6）四种接法时的计算
（7）改进型差分放大电路
输出电压为： uO=Aduid+Acuic
Ac=0时： uO=Aduid
差动放大电路的输出与两个
输入电压的差值成正比，与
输入电压本身的大小无关
例
题
单端输入差放电路的分析
Ui1=Ui Ui2=0
处理方法：按任意信号处理
Uic1=Uic2=(Ui+0)/2= Ui/2
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。
直流差动电路实验报告
一、实验目的1. 理解直流差动放大电路的工作原理。
2. 掌握直流差动放大电路的组成和特点。
3. 通过实验，验证差动放大电路对差模信号和共模信号的放大能力。
4. 学习使用直流电压表、万用表等仪器测量电路参数。
二、实验原理差动放大电路是一种能够有效抑制共模干扰的放大电路，由两个完全相同的晶体管组成。
它能够分别放大两个输入端输入的差模信号和共模信号，并抑制共模信号的影响。
差动放大电路的原理如下：1. 差模信号放大：当两个输入端分别输入大小相等、极性相反的信号时，差动放大电路能够将这两个信号的差值作为输出信号放大。
2. 共模信号抑制：当两个输入端同时输入大小相等、极性相同的信号时，差动放大电路能够抑制这个共模信号的影响，只输出差模信号。
三、实验仪器与设备1. 直流电源2. 晶体管3. 电阻4. 电容5. 直流电压表6. 万用表7. 信号发生器8. 电路板9. 连接线四、实验步骤1. 搭建电路：根据实验原理图，将电路连接好，包括直流电源、晶体管、电阻、电容等元件。
2. 测量静态工作点：使用直流电压表测量晶体管的集电极电压和发射极电压，确保晶体管工作在合适的工作点。
3. 输入差模信号：使用信号发生器输入一个差模信号，使用直流电压表测量输出电压，分析差模放大倍数。
4. 输入共模信号：使用信号发生器输入一个共模信号，使用直流电压表测量输出电压，分析共模抑制能力。
5. 测量电路参数：使用万用表测量晶体管的参数，如β值、输入阻抗等。
五、实验结果与分析1. 差模信号放大：通过实验，我们得到了差模放大倍数Aud的测量值，并与理论值进行了比较，验证了差动放大电路对差模信号的放大能力。
2. 共模信号抑制：通过实验，我们得到了共模抑制比CMRR的测量值，并与理论值进行了比较，验证了差动放大电路对共模信号的抑制能力。
3. 电路参数测量：通过实验，我们测量了晶体管的参数，如β值、输入阻抗等，并与理论值进行了比较，验证了电路的可靠性。
讲答案4章 差动放大电路
第4章 差动放大电路在工业控制过程中，如温度、压力这样的物理量，被传感器检测到并转化为微弱的。
变化缓慢的非周期电信号。
而这些信号还需要经过直流放大器放大以后，才能进行进一步的处理或推动二次仪表进行显示。
那么，这里的放大器一般采用直接耦合多级放大器。
直接耦合多级放大器存在零点漂移的问题，克服零点漂移的有效办法，就是在多级放大器的输入级采用差动放大电路。
4.1 典型差动放大电路4.1.1 零点漂移问题1、零点漂移（1）零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象，简称零漂。
（2）零漂产生的原因：晶体管参数()CEO BE I U β、、随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化等。
（其中主要因素是温度对晶体管参数的影响，称为温漂。
）（3）温漂：环境温度每变化1℃，将放大电路输出端出现的漂移电压oU '∆ 折算到输入端，用这个折算到输入端的漂移电压数值表示零漂的大小，用i U '∆表示。
（常常认为，零漂就是温漂。
）放大电路的级数越多，放大倍数越大，则零漂电压逐级放大，就使零漂越严重，有时会将输入信号淹没。
那么，第一级零漂对输出端的总零漂来说，占主要地位。
2、抑制温度漂移的措施：① 在电路中引入直流负反馈。
（如第2章介绍的分压式偏置电路中的E R 就是一个直流负反馈。
）② 采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成差动放大电路，至于直接耦合多级放大电路的输入端。
（在直接耦合放大电路中抑制零点漂移最有效的电路结构是差动放大电路。
）4.1.2 典型差动放大电路1、电路结构与静态工作情况 （图4-1为典型的差动放大电路）将两个电路结构、参数均相同的单管放大电路组合在一起，就成为差动放大电路的基本形式。
两管射极均通过电阻E R 与负电源串联之后接地。
（1）差动放大电路的结构特点：① 由两个结构、参数左右对称的共射放大器组成；② 它有两个输入端a 和b ，存在两个输入信号1i u 、2i u ；③ 它有两个输出端，有单端输出（从任意一个集电极输出）、双端输出（从两个集电极之间输出）两种方式； ④ EE U 为负电源，确保1V 、2V 工作在放大状态。
一文解析差动放大器电路原理
一文解析差动放大器电路原理运算放大器广泛应用于各类型电子产品上面，用来对模拟量信号进行放大或衰减，使信号幅值达到一个合理的区间，供其它电路进行比较或采样。
差动放大器具有一个普通放大器不具备的优点：可对一个或多个不共地的信号进行检测，各个被测信号或放大器皆不受非等电位带来的影响，使各个被信号与放大器之间继续保持着“隔离”特性。
但这个这么好的优点却没有被仪器厂家重视。
目前绝大多数的示波器都无法对两个以上不共地信号进行同时检测，甚至只使用单通道时也无法直接测量非隔离的信号，例如220V市电，或220V整流后的电压，因为探头的地跟交流电地线是通的，一测就是短路。
假如前级采样采用差动放大器电路形式，此问题迎刃而解了。
不过福禄克的示波表倒是支持测量不共地信号，但它是不是用的差动放大电路，我就没去研究过了。
下图是整流器电压的采样电路，根据科技先躯们的经验，当两输入电阻相等，两反馈电阻也相等时（姑且把同相端电阻也称为反馈电阻），电路的放大比例为RF/RI，下图为10/1000，即0.01倍，衰减型电路。
教科书上的公式推导过程我看来看去硬是看不明白，数学没学好是我的硬伤，但我相信公式是正确的，因为我用我自己的理解方式计算过，也实验过，放大比例确实是RF/RI，下面我就分享一下我的推导方法，也是各电压点的计算方法，但是要注意的是，这个计算方法是针对被测信号与放大器不共地的时候用的，在共地的时候计算法又不同，后面我会讲到。
图中，受测电压为540VDC，上正下负。
我们知道，运放工作在放大区时，正反输入端电压是相等的（理想状态下完全一致，实际有少许偏差，偏差值由运放品质决定），即虚短，那受测信号的负载电流可以等效于右图，我们由此计算出受测信号回路电流，540V/2000K=0.27MA，红色箭头为电流方向，OK。
我们还知道，运放还有虚断特性，即正反输入端的电流几乎为0，可以忽略不计，那我们就可以断定，流经两输入电阻的电流与流经两反馈电阻的电流是一样的，即4个电阻的电流都为0.27MA。
差动放大器实验报告
差动放大器实验报告实验报告：差动放大器的原理与应用一、实验目的1.了解差动放大器的基本原理；2.学习差动放大器的性能参数评价与测量方法；3.熟悉差动放大器的应用。
二、实验原理1.差动放大器的基本电路为共射器差动放大电路。
它由两个相同的共射放大器和一个共同的负载电阻组成。
两个BJT管分别驱动同一负载电阻，其发射极相互连接。
通过负载电阻可以得到差模和共模信号。
其中，差模信号为两个输入信号之差，而共模信号为两个输入信号之和。
2.差动放大器的性能参数主要包括共模抑制比、增益、输入电阻和输出电阻。
其中，共模抑制比指的是差动放大器对于共模信号的抑制能力；增益指的是差动放大器对于差模信号的放大能力；输入电阻指的是差动放大器对于输入信号的电阻特性；输出电阻指的是差动放大器对于输出信号的电阻特性。
三、实验步骤1.接线：按照电路图将差动放大器电路搭建起来。
2.测量差动放大器的直流工作点：使用万用表测量差动放大器电路的直流电压，包括两个BJT管的发射极电压、基极电压和集电极电压。
3.测量差动放大器的交流性能参数：（1）输入特性测量：使用函数信号发生器作为输入信号源，测量输入信号和输出信号的电压，绘制输入特性曲线。
（2）共模抑制比测量：使用函数信号发生器分别给两个输入端口施加共模信号和差模信号，测量输出信号的电压，计算共模抑制比。
（3）增益测量：使用函数信号发生器分别给两个输入端口施加差模信号，测量输出信号的电压，计算增益。
（4）输入、输出电阻的测量：使用函数信号发生器施加信号，通过分析输入、输出端口的电流和电压变化，测量输入、输出电阻。
四、实验结果与分析1.直流工作点测量结果如下表所示：左端BJT管，发射极电压，基极电压，集电极电压:----------:，:----------:，:--------:，:--------:Q1，1.23V，0.72V，6.68VQ2，1.30V，0.75V，6.42V这里插入图片从图中可以看出，当输入信号的幅值逐渐增大时，输出信号的幅值也随之增大，但存在一个饱和区，超过该区域输入信号的幅值不再增大。
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
差分放大器的工作原理
差分放大器的工作原理-标准化文件发布号：（9556-EUATWK-MWUB-WUNN-INNUL-DDQTY-KII差分放大器的工作原理差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。
差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和发射极耦合逻辑电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。
如果Q1 Q2的特性很相似，则V a,V b将同样变化。
例如，V a变化+1V，V b也变化+1V，因为输出电压VOUT=V a-V b=0V,即V a的变化与V b的变化相互抵消。
这就是差动放大器可以作直流信号放大的原因。
若差放的两个输入为，则它的输出V out为：其中Ad是差模增益 (differential-mode gain)，Ac是共模增益 (common-mode gain)。
因此为了提高信/噪比，应提高差动放大倍数，降低共模放大倍数。
二者之比称做共模仰制比（CMRR, common-mode rejection ratio）。
共模放大倍数AC可用下式求出：A c=2R l/2R e通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejection ratio) 衡量差分放大器消除共模信号的能力：由上式可知，当共模增益Ac→0时，CMRR→∞。
Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。
因此对于完全对称的差分放大器来说，其Ac = 0，故输出电压可以表示为：所谓共模放大倍数，就是V a，V b输入相同信号时的放大倍数。
如果共模放大倍数为0，则输入噪声对输出没有影响。
要减小共模放大倍数，加大R E就行通常使用内阻大的恒流电路来带替R E差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。
很多系统在差分放大器的一个输入端输入反馈信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。
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IB=
UCE=
表1
电气与自动化工程学院
2) 测量差模电压放大倍数
电工电子实验中心
差动放大电路的输入信号可以用交流信号
和直流信号，本课件只介绍直流信号的使
用。
正负12V电源接好 后，小信号源就有 输出信号了，小信 号源必须接入线路 后测量
小信号源
电气与自动化工程学院
电工电子实验中心
差模双端输入信号接法
50mV -50mV
电气与自动化工程学院
电工电子实验中心
典型差动电路双端输入——单端输出、双端输出数据表
输入差模信号
测量值 Vo1 Vo2 VoD
计算值 AvD1 AvD2 AvD
VsD=+0.1V
VsD=-0.1V
电气与自动化工程学院
电工电子实验中心
差模单端输入信号接法
0.1V
电气与自动化工程学院
输入共模信号
测量值 VoC1 VoC2 VoC
计算值 AvC1 AvC2 AvC
VsC=+0.1V
VsC=-0.1V
电气与自动化工程学院
具有恒流源的差动放大器
电工电子实验中心
开关S向 右拨，重 新调零后 加信号完 成相应表 格
S
电气与自动化工程学院
五、实验注意事项
1、仪器、仪表的正确使用 2、所有仪器要共地
电工电子实验中心
典型差动电路单端输入——单端输出、双端输出数据表
输入差模信号
测量值
计算值
Vo1 Vo2 VoD AvD1 AvD2 AvD
VsD= Vs1=+ 0.1V
VsD= Vs1=-0.1V
电气与自动化工程学院
电工电子实验中心
共模输入信号接法
0.1V
电气与自动化工程学院
电工电子实验中心
典型差动电路共模输入——单端输出、双端输出数据表
三、实验线路
电工电子实验中心
Uc1 Uc2
Rw
差模：单端输入Us1=100mV, Us2=0mV
测量输出电压UO , UC1 ,UC1
电气与自动化工程学院
三、实验线路
电工电子实验中心
Uc1 Uc2
Rw
共模：输入Us1=Us2=100mV, 测量输出电压UO , UC1 ,UC1
电气与自动化工程学院
3、观察温度对零点漂移的影响。
电气与自动化工程学院
二、 实验设备
电工电子实验中心
直流稳压电源
数字万用表 函数信号发生自动化工程学院
三、实验线路
电工电子实验中心
电气与自动化工程学院
- +- +
电工电子实验中心
用万用表测量 正负12V
按下此键后双电源组 成串联形式
电工电子实验中心
3、实验完成后先关闭电源，再拆线，整理好实验台 4、按要求写实验报告，下次实验交
电气与自动化工程学院
实验三 差动放大电路
电气与自动化工程学院 电工电子实验中心
电气与自动化工程学院
实验三 差动放大电路
电工电子实验中心
实验目的 实验设备 实验线路 实验内容与步骤 实验注意事项
电气与自动化工程学院
一、实验目的
电工电子实验中心
1、加深对差动放大器性能及特点的理解。
2、学习差动放大器主要性能指标的测试 方法。
三、实验线路
电工电子实验中心
Uc1= Uc2
Rw
万用表直流档
测量输出电压Uo，调节调零电位 器Rw，使Uo＝0。
电气与自动化工程学院
三、实验线路
电工电子实验中心
Uc1 Uc2
Rw
差模：双端输入Us1=50mV,
Us2=-50mV 接好电路后测量
测量输出电压UO , UC1 ,UC1
电气与自动化工程学院
如何获得±12V双路电源？
电气与自动化工程学院
四、实验内容与步骤
1) 测量静态工作点
电工电子实验中心
①差动放大器调零
信号源不接入。将放大器输入端A、 B与地短接，接通±12V直流电源，用 直流电压表测量输出电压Uo，调节调零 电位器Rp，使Uo＝0。 调节要仔细，力 求准确。
电气与自动化工程学院
电工电子实验中心
实验连接图
电气与自动化工程学院
电工电子实验中心
②测量静态工作点
零点调好以后，用数字万用表测量T1、T2管各电极 电位及射极电阻RE两端电压URE，记入表1。
测量 值
T1管
T2管
UC1(V) UB1(V) UE1(V) UC2(V) UB2(V) UE2(V) URE(V)
计算 IC= 值