[应用]差动放大电路原理介绍
差动放大电路原理介绍
从电路结构上说，差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路组成。
由于电路具有许多突出优点，因而成为集成运算放大器的基本组成单元。
一、差动放大电路的工作原理最简单的差动放大电路如图7-4所示，它由两个完全对称的单管放大电路拼接而成。
在该电路中，晶体管T1、T2型号一样、特性相同，RB1为输入回路限流电阻，RB2为基极偏流电阻，RC为集电极负载电阻。
输入信号电压由两管的基极输入，输出电压从两管的集电极之间提取(也称双端输出)，由于电路的对称性，图7-4 最简单的差动放大电路C2，即。
由以上分析可知，在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。
抑制零点漂移是差动放大电路最突出的优点。
但必须注意，在这种最简单的差动放大电路中，每个管子的漂移仍然存在。
2．动态分析差动放大电路的信号输入有共模输入、差模输入、比较输入三种类型，输出方式有单端输出、双端输出两种。
(1)共模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即，这种输入方式称为共模输入。
大小相等、极性相同的信号为共模信号。
很显然，由于电路的对称性，在共模输入信号的作用下，两管集电极电位的大小、方向变化相同，输出电压为零(双端输出)。
说明差动放大电路对共模信号无放大作用。
共模信号的电压放大倍数为零。
(2)差模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压，即ui1= -ui2 ,这种输入方式称为差模输入。
大小相等、极性相反的信号，为差模信号。
，导致集电极电位下降T2管的集电极电流减小，导致集电极电位升高(，由于 = ，若其输出电压为uo = Au(ui1- ui2).ui1 - ui2的差值为正，说明炉温低于1 000 ℃，此时uo为负值；反之，uo为正值。
我们就可利用输出电压的正负去控制给炉子降温或升温。
差动放大电路是依靠电路的对称性和采用双端输出方式，用双倍的元件换取有效抑制零漂的能力。
差动放大器工作原理
差动放大器工作原理
差动放大器是一种电子放大器电路，用来放大不同输入信号之间的差值。
它通过将输入信号分为两个相位相反的部分，然后进行放大，并且抑制共模信号，从而提高放大器的性能和抗干扰能力。
差动放大器的基本原理是利用两个输入信号与一个共同的对地参考点相连，形成一个闭合的回路。
这两个输入信号被分别送入差动放大器的两个输入端口。
当有差异信号输入时，即两个输入信号的幅度不相同或相位不同，差动放大器会放大这种差异，并输出一个放大后的差动信号。
差动放大器通常由一个差动对和一个输出级组成。
差动对通常由两个晶体管或场效应管构成，这两个管子会分别放大两个输入信号。
输出级则用来将输入信号的差动信号转换成单端信号，以便输出到其他电路中。
从工作原理上来看，差动放大器利用两个输入信号之间的差异来实现放大效果。
这种差异可以是输入信号的幅度差异或者相位差异。
在输入信号的共模信号上放大器会进行抑制，以便提高输出信号的纯净度。
通过合理选取差动放大器的工作参数和外围元件，可以调整差动放大器的放大倍数、频率响应和输入输出阻抗等性能。
差动放大器常用于信号处理、音频放大、通信系统以及精密测量等领域，其优点包括高增益、低噪声、抗干扰能力强等。
总之，差动放大器通过放大不同输入信号之间的差异，实现对差动信号的放大和抑制共模信号的功能，从而提高放大器的性能和抗干扰能力。
它是一种常用的电子放大器电路，用于各种信号处理和放大的应用中。
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
差动放大电路工作原理
差动放大电路工作原理差动放大电路是一种常见的电路，它常常被用于放大微小信号。
本文将介绍差动放大电路的工作原理、应用场景以及常见问题解决方法。
一、差动放大电路的工作原理差动放大电路由两个输入端和一个输出端组成。
当两个输入端的电压不同时，输出端就会输出一个差分电压。
差分电压的大小与两个输入端的电压差有关，电压差越大，则差分电压也越大。
差动放大电路的主要作用是将微小信号放大到可以被其他电路处理的程度。
差动放大电路通常由两个晶体管组成。
其中，一个晶体管的发射极连接到一个恒流源，另一个晶体管的发射极连接到另一个恒流源。
两个晶体管的集电极通过一个电阻连接在一起，形成一个共射放大电路。
两个输入端的信号分别连接到两个晶体管的基极上，输出端连接到两个晶体管的集电极上。
差动放大电路的工作原理可以用以下公式表示：Vout = (V1-V2) * (Rc / Re)其中，V1和V2分别是两个输入端的电压，Vout是输出端的电压，Rc是两个晶体管的集电极电阻，Re是两个晶体管的发射极电阻。
二、差动放大电路的应用场景差动放大电路广泛应用于音频放大器、电视机、电脑等电子产品中。
它可以将微弱的音频信号放大到可以被扬声器播放的程度。
此外，差动放大电路还可以用于测量仪器中，例如电压表、电流表等。
三、差动放大电路的常见问题解决方法1. 电路失真：差动放大电路有时会出现电路失真的情况，这可能是由于电容电压过高或者晶体管的工作状态不稳定造成的。
要解决这个问题，可以适当减小电容电压或者更换晶体管。
2. 电源噪声：电源噪声对差动放大电路的影响非常大，会导致输出信号的失真。
为了解决这个问题，可以采用滤波器来滤除电源噪声。
3. 温度漂移：温度漂移是指电路在不同温度下输出信号的变化。
要解决这个问题，可以采用温度补偿电路来进行调整。
总之，差动放大电路是一种常见的电路，它可以将微弱的信号放大到可以被其他电路处理的程度。
通过了解差动放大电路的工作原理和应用场景，我们可以更好地理解它的作用和意义。
差分放大器原理及应用
差分放大器原理及应用
差分放大器（differential amplifier），也被称为差动放大器，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。
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。
差分放大器的作用是放大两个输入电压的差值。
若差分放大器的两个输入分别为Va和Vb，则其输出Vout可以表示为：Vout=Va-Vb。
其中，Ad为差模增益（differential-mode gain），Ac为共模增益（common-mode gain）。
差分放大器通常用于电机或者伺服电机控制，以及信号放大。
此外，差分放大器在稳压电源、测量仪器等领域也有广泛应用。
在离散电子学中，差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。
此外，为了提高信噪比，应提高差动放大倍数，降低共模放大倍数。
二者之比称做共模抑制比（CMRR, common-mode rejection ratio）。
共模抑制比是衡量差分放大器消除共模信号能力的重要参数。
当共模增益Ac接近0
时，CMRR趋于无穷大。
同时，Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。
对于完全对称的差分放大器来说，其Ac = 0，因此输出电压可以表示为：Vout=2Ad[(Va+Vb)/2]，此时，若将一个输入端接地，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。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅相关文献或咨询电子工程专家。
差动放大电路的原理
差动放大电路的原理
差动放大器的原理是利用两个对称输入信号进行放大，输出信号为两个输入信号的差值。
差动放大电路一般由一个差动放大器和一个负反馈电路组成。
差动放大器由两个输入端，分别接收两个对称的输入信号。
这两个输入信号经过放大器的放大作用后，输出两个放大的信号。
差动放大器的输出取决于两个输入信号的差异大小。
负反馈电路将差动放大器的输出信号与输入信号进行比较，并将差异信号放大器的输入端，实现对输出信号的修正。
通过不断修正差动放大器的输出，使得输入和输出之间的差异趋近于零，实现对输入信号的放大。
差动放大电路的原理可以简单概括为：通过抑制两个输入端之间的差异信号，只放大两个输入信号之间的差异部分，从而实现对差异信号的放大。
这样可以有效抑制共模干扰，提高信号的抗干扰能力，提高放大器的稳定性。
差动放大电路广泛应用于各种信号放大和处理电路中。
差动放大器电路图-差动放大电路工作原理分析解读
差动放大器电路图-差动放大电路工作原理分析
差动放大器
差动放大电路工作原理
基本差动放大电路：下图为差动放大器的两种典型电路。
其中左图为射极偏置，右图为电流源偏置。
差动放大（a）射极偏置差放（b）电流源偏置差放
差动放大电路有两个输入端子和两个输出端子，因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。
双端输入时，信号同时加到两输入端；单端输入时，信号加到一个输入端与地之间，另一个输入端接地。
双端输出时，信号取于两输出端之间；单端输出时，信号取于一个输出端到地之间。
因此，差动放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。
上面两个差动放大器电路均为双端输入双端输出方式。
差动放大电路的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态。
当外信号加到两输入端子之间，使两个输入信号vI1、vI2的大小相等、极性相反时，称为差模输入状态。
此时，外输入信号称为差模输入信号，以vId表示，且有：
当外信号加到两输入端子与地之间，使vI1、vI2大小相等、极性相同时，称为共模输入状态，此时的外输入信号称为共模输入信号，以vIC表示，且：
当输入信号使vI1、vI2的大小不对称时，输入信号可以看成是由差模信号vId和共模信号vIc两部分组成，其中
根据上述，可得到下图的统一的简化差动放大电路。
其中，IEE为差动对管公共射极支路的静态电流，Rem表示公共射极于地之间的动态
差动放大电路简化电路。
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[应用]差动放大电路原理介绍
从电路结构上说，差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路组成。
由于电路具有许多突出优点，因而成为集成运算放大器的基本组成单元。
一、差动放大电路的工作原理
最简单的差动放大电路如图7-4所示，它由两个完全对称的单管放大电路拼接而成。
在该电路中，晶体管T、T型号一样、特性相同，R为输入回路限流电12B1 阻，R为基极偏流电阻，R为集电极负载电阻。
输入信号电压由两管的基极输入，B2C
输出电压从两管的集电极之间提取(也称双端输出)，由于电路的对称性，在理想情况下，它们的静态工作点必然一一对应相等。
图7-4 最简单的差动放大电路
1(抑制零点漂移
在输入电压为零， u= u= 0 的情况下，由于电路对称，存在I= I，i1 i2 C1 C2所以两管的集电极电位相等，即 U= U，故 C1 C2
u= U- U= 0。
o C1 C2
当温度升高引起三极管集电极电流增加时，由于电路对称，存在，导致两管集电极电位的下降量必然相等，即
所以输出电压仍为零，即。
由以上分析可知，在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。
抑制零点漂移是差动放大电路最突出的优点。
但必须注意，在这种最简单的差动放大电路中，每个管子的漂移仍然存在。
2(动态分析
差动放大电路的信号输入有共模输入、差模输入、比较输入三种类型，输出方式有单端输出、双端输出两种。
(1)共模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即，这种输入方式称为共模输入。
大小相等、极性相同的信号为共模信号。
很显然，由于电路的对称性，在共模输入信号的作用下，两管集电极电位的大小、方向变化相同，输出电压为零(双端输出)。
说明差动放大电路对共模信号无放大作用。
共模信号的电压放大倍数为零。
(2)差模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压，即u = -ui1i2 ,这种输入方式称为差模输入。
大小相等、极性相反的信号，为差模信号。
在如图7-4所示电路中，设u> 0 u< 0，则在u的作用下，T管的集电i1 i2 i11极电流增大，导致集电极电位下降(为负值);同理，在U的作用下，T管i22的集电极电流减小，导致集电极电位升高(为正值)，由于 = ，很显然，和大小相等、一正一负，输出电压为
u- o =
若 = 2V， = 2V，则
u = -2 - 2 =-4V o
可见，差动放大电路对差模信号具有较好的放大作用，这也是其电路名称
的由来。
(3) 比较输入
两个输入信号电压大小和相对极性是任意的，既非差模，又非共模。
在自动控制系统中，经常运用这种比较输入的方式。
例如，我们要将某一炉温控制在1000 ?，利用温度传感器将炉温转变成电压信号作为u加在T的输入端。
而u是一个基准电压，其大小等于1000 ?i22i1 时温度传感器的输出电压。
如果炉温高于或低于1000 ?，u会随之发生变化，i2
使u与基准电压u之间出现差值。
差动放大电路将其差值进行放大，其输出电i2i1
压为
u = A(u - u). oui1i2
u- u的差值为正，说明炉温低于1 000 ?，此时u为负值;反之，ui1 i2oo为正值。
我们就可利用输出电压的正负去控制给炉子降温或升温。
差动放大电路是依靠电路的对称性和采用双端输出方式，用双倍的元件换取有效抑制零漂的能力。
每个管子的零漂并未受到抑制。
再者，电路的完全对称零点是不可能的。
如果采用单端输出(从一个管子的集电极与地之间取输出电压)漂移就根本得不到抑制。
为此，必须采用有效措施抑制每个管子的零点漂移。
二、典型差动放大电路
典型差动放大电路如图7-5所示，与最简单的差动放大电路相比，该电路增加了调零电位器R、发射极公共电阻R和负电源E。
pEE
图7-5 典型差动放大电路
下面分析电路抑制零点漂移的原理、发射极公共电阻R(可以认为调零电位E 器R是R的一部分)和负电源E的作用。
pEE
由于电路的对称性，无论是温度的变化还是电源电压的波动，都会引起两个三极管集电极电流和电压的相同变化，即 = ，或 U= U，因此，0102其中相同的变化量互相抵消，使输出电压不变，从而抑制了零点漂移。
当然，实际情况是:为了克服电路不完全对称引起的零点漂移及减小每个三极管集电极对地的漂移电压，电路中增加了发射极公共电阻R，它具有电流负反馈作用，可以E
稳定静态工作点。
例如温度升高时，T和T的集电极电流和都要增大，它12
和会增大，流过发射极公共电阻的电流I们的发射极电流= + 也会增E
大，R上的电压增大，T和T的发射极电位升高，使和减小，则和 E12
减小，从而抑制了和的增加。
这样，由于温度变化引起的每个管子的漂移，通过R的作用得到了一定程度的抑制。
抑制零点漂移的过程，如图7-6所示。
E 由温度变化造成每个三极管输出电压的漂移都得到一定程度的抑制，且RE的阻值越大，抑制零漂的作用就会越强。
图7-6 抑制零点漂移的过程
由于差模信号使两个三极管的集电极电流一增一减，只要电路的对称性足够好，其变化量的大小相等，流过R的电流就等于静态值不变，因此R对差模EE信号的放大基本上不产生影响。
既然R不影响差模信号的放大，为了使R抑制零漂的作用显著一些，其阻EE 值可以取得大一些。
但是，在U一定的情况下，过大的RE会使管压降U变小，CCCE静态工作点下移，集电极电流减小，电压放大倍数下降。
为此，接入负电源EE来补偿R上的静态压降(一般使E= )，从而保证两个三极管合适的静态工作EE
点。
在输入信号电压为零时，因电路不会完全对称，会使输出电压不等于零。
这时可调节电位器R使输出电压为零，所以R称为调零电位器。
但因R会使电ppp压放大倍数降低，所以其阻值不宜过大，一般为几十欧到几百欧。
由以上分析可知，典型差动放大电路既可利用电路的对称性、采用双端输出的方式抑制零点漂移;又可利用发射极公共电阻R的作用抑制每个三极管的零E 点漂移、稳定静态工作点。
因此，这种典型差动放大电路即使是采用单端输出，其零点漂移也能得到有效地抑制。
所以这种电路得到了广泛的应用。