第十三讲 差动放大电路(1)

i C1 R C1 T1 i E1 RE iE -VEE RL + u o1 + u o2 T2 E iE2
i C2 R C2 RS2 i B2 + u S2 －
RL /2
RL /2 Ro + － u o2 RC2 － T2 RS2 iB2
+ + uo1 －
uo
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差模小信号放大特性分析

差模信号：uS1=-uS2
差模净输入电压uid uid u BE1 u BE 2
u o1
i E R C1 iC1 RC1＝ u 1＋exp( － id ) UT
iE R C 2 u o 2 iC 2 RC 2＝ uid 1＋exp( ) UT
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差模大信号时的电压传输特性表达式

当uid趋于时，T1趋于饱和、T2趋于截止，则 iC20、uo20、iEiC1 ，uo1和电路输出电压uod达 到最大uo1m，且-iERC1-iC1RC1＝uo1muodm
iB1 + uS /2 － + uS /2 － Ri
RS1 iB1 + uS /2 － + uS /2 － rbe1 iB1 RC1 + + uo1 RL /2
RL /2
RL /2 Ro + － u o2 RC2 － T2 RS2 iB2
RS1 T1 RC1
+ uo1 + －
uo
uo
－ + uo2 RL /2 RC2 iB2
uo uo1 uo 2 uo1 ( uo1 ) 2uo1 RC1 //( RL / 2) ASD＝ uS RS1 rbe1 uS uS uS uS 2( RS 1 rbe1 ) 输入电阻 Ri＝ iB1

输出电阻
Ro＝2RC1
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共模小信号放大特性分析
电子电路基础
第十一讲 差动放大电路
2017/2/6
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主要内容
7.1 7.2 7.3 7.4 7.5 基本电路及特性分析 双端输入、单端输出差动放大电路的特性 单端输入、双端输出差动放大电路的特性 单端输入、单端输出差动放大电路的特性 有源偏置差动放大电路
2
零点漂移

放大电路无输入时，还有缓慢变化的电压 输出的现象为零点漂移
解：(1) I BQ1 I BQ2 I BQ

VEE－U BEQ RS1＋2(1 ) RE

12－0.7 11( A) 1＋2 (1 100) 5
ICQ1 ICQ 2 I BQ 1.1(mA)
UCEQ1 UCEQ 2 UCEQ
VCC - ICQ RC1＋UBEQ
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VCC
iB1 + uS1 －
RS1
RL
+ uo － E
T2 iE2
RS2
iB2 uS2 － +
四种形式的差动放大电路
双端输入、双端输出电路 双端输入、单端输出 单端输入、双端输出
iB1 RS1 + uS － iC1 RC1 T1 iE1 RE iE -VEE
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VCC iC2 RL + uo1 + uo2 E T2 iE2 RC2 RS2 iB2
i C1 RC1 i E1
+ + u o1 － RE iE
u od
－ + u o2 －
i C2 RC2 T2 +
i B2 u BE2 －
i E2

iE i ＝ C1 uid 1＋exp(－ ) iC1 u u －u UT iE iC1 iC 2 ＝exp( BE1 BE 2 )＝exp( id ) iC 2 UT UT iE iC 2＝ uid 1 ＋ exp( ) 三极管集电结输出电压uo1和uo2 UT
令交流输入uS1＝uS2＝0
电路对称：IB1＝IB2，IE1＝IE2，IE＝IE1＋IE2＝2IE1 基极回路方程： I B1RS1＋U BE1＋2 I E1RE＝VEE
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VCC
差放静态特性分析
i B1 R S1
i C1 R C1 T1 i E1 RE iE -VEE RL + u o1 + u o2 T2 E iE2
基本电路及静态特性
V CC RC IB1 RS1 I C1 T1 IE1 RE IE -VEE T2 E I E2 I C2 RS2 I B2 VCC
由戴维南等效：
VCC VCC RL RL RC
RL // RC RC
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双入、单出电路--基本电路及静态特性

基极回路对称，静态特性与双端输入电路相同
(2)先求rbe,再用前述公式
U 26 rbe rbb T 134 100 2.5(k) I CQ 1.1 RC1 //( RL / 2) ASD RS 1 rbe1
iB1 RS1 + uS1 －
VCC iC1 RC1 T1 iE1 RE iE -VEE RL + uo1 + uo2 E T2 iE2 iC2 RC2 RS2 iB2 + uS2 －
RC1＝RC2 ，RS1＝RS2
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（1）静态特性分析
iC1
VCC iC2 RL + uo1 + uo2 E RE iE -VEE T2 iE2 RC2 RS2 iB2
T1和T2参数相同，对称 RC1＝RC2， RS1＝RS2
uS1 － iB1 RS1 +
RC1 T1 iE1
+ uS2 －

iB2 RS2 rbe2
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R S1 i B1 u S /2 u S /2 + － + － r be1 i B1 R C1
+ + uo1 R L /2
uo
－ + u o2 R L /2 R C2 i B2
i B2 R S2 r be2

源电压放大倍数（利用参数的对称性）
uS / 2 uo1＝ iB1RC1 //( RL / 2) RC1 //( RL / 2) RS1 rbe1 uo 2 uo1
12 1.1 5 0.7 7.2(V )
+ uS1 － iB1 RS1
VCC iC1 RC1 T1 iE1 RE iE -VEE RL + uo1 + uo2 E T2 iE2 iC2 RC2 RS2 iB2 + uS2 －
静态工作点比较合适
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例7-1：如图差动放大电路，三极管的UD=0.7V,rbb=134, β ＝100,VCC=VEE=12V,RS1=RS2=1k，RL=10k,RC1=RC2=RE=5k， 计算:(1)工作点;(2)ASD以及输入/输出电阻

VCC i C1 R C1 T1 i E1 RE iE -VEE RL + u o1 + u o2 T2 E iE2 i C2 R C2 RS2 i B2
共模信号：uS1＝uS2＝uiC
RL iB1 RS1 T1 RC1 2RE － － + + uo1 uOC － + uo2 RC2
i B1Байду номын сангаасR S1 + uS1 －
I BQ1＝I BQ 2＝I BQ＝ VEE－U BEQ RS1＋2(1 ) RE
IB1 RS1 RC I C1 T1 IE1 RE IE -VEE T2 E I E2 V CC I C2 RS2 I B2 VCC
I CQ1= I CQ 2 = ICQ = I BQ
－ICQ RC ＋U BEQ UCEQ1 VCC

只有差模净输入电压uid为0附近，输出电压uod与 uid呈线性关系；
uid较大时，三极管趋于饱和或截止，uod趋于平缓 增大发射极电阻RE的阻值，线性范围增大
uo1 , uo2 uo2 uodm uo1 RE 小 RE 大 0 uid

电压传输特性
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四种形式的差动放大电路
双端输入、双端输出电路

由三极管e极电流与e极电压指数关系，电流方程：
u BE1 iC1 i E1＝I ES exp( ) UT iE iE1 iE 2 iC1 iC 2
iC 2 i E 2＝I ES
u BE 2 exp( ) UT
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i B1 R S1 + + uS － R S2 － uid + uBE1 － T1
i C2 R C2 RS2 i B2

电路参数对称
VEE－U BEQ RS1＋2(1 ) RE
VEE－U BEQ RS 1 1 ＋ 2 RE
I BQ1＝I BQ 2＝I BQ＝
I CQ1＝I CQ2＝I CQ＝I BQ＝


U CEQ1＝U CEQ2＝U CEQ＝VCC－I CQ RC1＋U BEQ
四种形式的差动放大电路
双端输入、双端输出电路 双端输入、单端输出 单端输入、双端输出 单端输入、单端输出
+ uS － iB1 RS1 RC1 iC1 T1 iE1 RE iE -VEE
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VCC
RL
+ uo － E
T2 iE2
RS2
iB2
（2）双端输入、单端输出差动放大电路特性
双入、单出,输出不对称
uoc 共模放大倍数AC： AC＝ uic
共模抑制比CMR：综合考察差模信号放大能力以及
| ASD | 共模信号抑制能力 CMR＝ | AC |