差分放大电路要点
差分放大电路介绍
输出电阻：分析差分放大电路的输出电阻，包括差分输出电阻和共模输出电阻。
3
增益：分析差分放大电路的增益，包括差分增益和共模增益。
4
差分放大电路的动态分析
01
差分放大电路的输入输出关系
03
差分放大电路的稳定性分析
02
差分放大电路的频率响应
04
差分放大电路的噪声分析
3
差分放大电路的设计与优化
差分放大电路的设计原则
电源保护：通过差分放大电路实现电源的过压、欠压、过流等保护功能
电源转换：通过差分放大电路实现电源的转换，如DC-DC、AC-DC等
电流检测：通过差分放大电路检测电流，实现电源的稳定输出
差分放大电路在其他领域的应用
01
医疗设备：用于心电图、脑电图等生物信号的放大和处理
03
工业控制：用于传感器信号的放大和处理，实现精确控制
差分放大电路的优化方法
提高共模抑制比：通过调整电路参数，提高差分放大电路对共模信号的抑制能力。
01
02
03
04
降低噪声：通过优化电路布局和元器件选择，降低电路噪声，提高信号信噪比。
提高带宽：通过调整电路参数，提高差分放大电路的带宽，以满足高速信号处理的需求。
降低功耗：通过优化电路设计，降低差分放大电路的功耗，提高电路的能效比。
02
放大级：差分放大电路的核心部分，负责将输入信号进行放大
03
反馈网络：差分放大电路的反馈部分，用于稳定电路的增益和频率响应
04
输出级：差分放大电路的输出端，通常输出放大后的信号
差分放大电路的静态分析
静态工作点：确定差分放大电路的静态工作点，包括输入电压、输出电压、电流等参数。
差分放大电路注意事项
差分放大电路注意事项嘿，小伙伴们！今天咱们来唠唠差分放大电路注意事项呀。
哇，这差分放大电路可是个很重要的东西呢！那在搞这个差分放大电路的时候呀，有好多地方得特别留意哦。
第一点呢，哎呀呀，就是关于电路元件的选择呀！电阻的精度可是相当重要的呢！你想啊，如果电阻精度不够，那对放大倍数的影响可就大了去了呀！这就好比盖房子，基础材料要是不行，那房子能结实吗？所以在选择电阻的时候呀，要尽量选择精度高一些的电阻哦。
还有那些晶体管呀，也要选质量好的呢。
如果晶体管的特性不好，那整个差分放大电路的性能可就大打折扣了呀！第二点哇，就是关于电路的对称性啦。
这差分放大电路，之所以叫差分，很大程度就在于它的对称性呢！这个对称性要是被破坏了呀，那可就糟糕了呢！比如说两边的电阻值相差比较大，或者晶体管的参数不一致，这就会导致共模抑制比下降很多呢。
共模抑制比可是衡量差分放大电路性能的一个关键指标啊！就好像一个天平，两边要是不一样重，那还怎么准确称量东西呢？所以呀，在搭建电路的时候，一定要尽可能保证两边电路元件的参数一致，这样才能让差分放大电路更好地工作呢！第三点呢，嘿，是关于电源的问题呀。
电源的稳定性那是相当重要的呀！如果电源不稳定，一会儿电压高一会儿电压低的，那差分放大电路的输出也会跟着变得乱七八糟的呢！这就像一个人走路，要是地面一会儿高一会儿低，肯定走不稳呀！所以要给差分放大电路提供一个稳定的电源，最好是采用稳压电源，这样才能确保电路正常稳定地工作呢！第四点哇，不得不说偏置电路的设置了呢。
合适的偏置是差分放大电路正常工作的前提呀！如果偏置设置得不对，那可能会导致晶体管工作在不合适的状态，要么饱和，要么截止，这样就不能正常放大信号了呀！这就像汽车的发动机，要是没有调好档，那车怎么能顺利行驶呢？所以在设计偏置电路的时候呀，一定要经过仔细的计算和调试呢。
第五点呀，是关于布线的问题哦。
哎呀呀，可别小瞧了布线呢！如果布线不合理，就可能会引入干扰信号呢。
3.3差分放大电路(二)
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
解：(1) 求Q 点
I REF
6 0.7 VEE U BE4 mA 6.2 0.1 R1 R2
RC 7.5 k +VCC +6 V
uo
100 IC3
RC 7.5 k
V2
I 0 I REF
原理电路
采用 V3 管代替 R
当 V1、V2 几何尺寸相同时： I0 = IREF=(VDD+VSS-UGS)/R 当 V1、V2 几何尺寸不同时： I0 IREF
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路 续
MOS管差分放大电路
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
一、四种输入输出方式
单端输入是双端输入的特例而言 即 ui1 = ui ， ui2 = 0 故单端输入时的分析方法与双端输入时一样
休 息
例3.3.4
下图中，已知 =120，UBEQ=0.7V，rbb′=200 ， VCC=VEE =12V ，求：（1）V1、V2的静态工作点ICQ1、 UCQ1和ICQ2、UCQ2 ；(2)求单端输出的Aud1 、Rid 、Ro、 Auc1 、KCMR 。
讨论小结
1. 差分放大电路的结构和性能有何特点？ 答： 电路结构左右对称，具有两个输入端，可以双 端输出。 对差模输入电压具有放大作用，对共模信
号和零点漂移具有很强的抑制作用。
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2. 差分放大电路中，公共发射极电阻RE对共模信号有何影响，为什么？对差
模信号有何影响，为什么？为何要用恒流源代替公共发射极电阻RE ？
差分放大电路的工作原理
差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理基于差分输入信号的放大和相位逆转。
通过合理设置电路参数和拓扑结构，可以实现对不同频率范围的信号进行差分放大，并在输出端得到符合要求的放大信号。
一、差分放大电路的示意图和基本工作原理差分放大电路一般由两个共模信号输入端和一个差模信号输出端组成。
下图展示了一个基本的差分放大电路示意图。
[image]图1 基本差分放大电路示意图在差分放大电路中，输入端的两个信号V1和V2分别与两个输入电阻R1和R2相连。
两个输入电阻串联在一起，可以看作一种差分输入电路。
输出端的信号Vout与两个电阻R3和R4相连，输出信号的放大程度与这两个电阻的大小有关。
接下来，我们根据差分放大电路的基本示意图，详细介绍其工作原理。
1、差分输入信号差分输入信号是指两个输入端的信号之间的差值。
在实际应用中，这两个输入信号可能是来自传感器、放大器、传输线等。
当这两个信号的接收、传输、处理过程是一致的时候，我们称其为共模信号；反之，称其为差模信号。
差分放大电路能够放大差分输入信号的主要原因在于它能够对共模信号和差模信号分别进行处理，并最终得到差模信号的放大输出。
2、差分放大和相位逆转在差分放大电路中，我们一般会通过一个共源共极型场效应管或者双极晶体管来实现对差分输入信号的放大。
这些放大器的特点是能够将输入信号放大，并将放大后的信号的相位逆转180度。
当输入信号V1和V2同时增大时，放大器会对其进行放大，并通过输出端Vout输出差分放大后的信号。
此时，输出信号与输入信号V1和V2之间的差值是放大的，反之亦然。
这种差分放大和相位逆转的特性使得差分放大电路在抑制共模干扰、增强信号质量等方面有着独特的优势。
二、差分放大电路的主要工作特性差分放大电路相对于单端放大电路具有一些独特的工作特性。
在实际应用中，我们可以通过调节电路参数、选取合适的电路拓扑结构等方法来实现对其工作特性的优化。
1、抑制共模干扰共模干扰是指在传感器、放大器、传输线等系统中，由于接地线、电源线、环境噪声等原因引入的干扰。
差分电路讲解
差模输出电阻
Rod = 2RC
第 3 章 放大电路基础
已知： 例 3.3.1 已知：β = 80，r′bb = 200 Ω，UBEQ = 0.6 V，试求： ，′ ，试求：
10 kΩ Ω RC u
od
+12V Ω RC10 kΩ
20 kΩ Ω
ui1 V 1
20 kΩ REE Ω
ui2 [解] V2 (1) ICQ1 = ICQ2 ≈ (VEE – UBEQ) / 2REE )
ui2
VEE
+VCC
ICQ1
V1
uo UCQ1 UCQ2 IEQ1 IEQ2 IEE
VEE REE
RC
RC
ICQ2
V2
VEE
直流通路
第 3 章 放大电路基础
二、动态分析
uod uC1 uC2
REE VEE RC
1. 差模输入与差模特性 +VCC 差模输入 ui1 = – ui2 大小相同 极性相反 RC 差模输入电压 uid = ui1 – ui2 = 2ui1 i 使得： 使得：c1 = – ic2 uo1 = – uo2 = uo1 – ( – uo2) = 2uo1
R1
R2
R3
二极管温度补偿
多路电流源
VCC − U BE1 I REF ≈ R + R1 UBE1 ≈ UBE2
I 0 ≈ I REF
R1 R2
R1 I 02 ≈ I REF R2 R1 I 03 ≈ I REF R3
第 3 章 放大电路基础
3. 镜像和微电流源
+VCC R
V1
IREF
V2
R I0
差分放大电路
(2) uod = Auduid = – 50 0.02 = – 1 (V)
ui1 uic 12uid ui2uic1 2uid
uoc = Aucuic = – 0.05 1 = – 0.05 (V)
uo = Auduid + Aucuic = –1.05 (V)
uid = ui1 uic = ui1 / 2
uid = ui1- ui2 uic =(ui1+ui2)/2
uid = ui1 L
rbe
RL
RC
//
RL 2
2 rbe
1 RL
2 rbe
2 rbe
RL RC//RL
Rod 共模抑制 比KCMR
KCMR (dB)20lgA Auudc
20lg 50 0.05
= 60 (dB)
例2
若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？ uId=5mV ，uIc=7.5mV
例3
uId=10mV uIc=5mV
1、uI=10mV，则uId=? uIc=? 2、若Ad=－102、KCMR＝103 用直流表测uO ，uO=?
求输出电压 uo，及 KCMR
[解](1) 可将任意输入信号分解为
共共模模信信号号和差模信差号模之信和号
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 = 0.02 (V)
差分放大电路
差分电路
RC uo
Vcc RC
ui1 V1
电流源电路和差动(又称差分)放大电路
第3章 电流源电路和差动（又称差分）放大电路内容提要：本章首先讨论常用在集成运放中的几种电流源的形式及其主要应用，然后讨论差动放大电路的工作原理及计算。
本章重点：1．镜像电流源、比例电流源、微电流源、I o 和I R 的计算。
2．典型差动放大电路的工作原理及计算。
学习要求：1．掌握电流源电路结构及基本特性，主要包括基本镜像电流源、比例电流源、微电流源，会分析其镜像关系及其输出电阻。
2．掌握差模信号、共模信号的定义与特点。
3．掌握长尾型和恒流源共模负反馈两种射极耦合，差动放大器的电路结构、特点，会熟练计算电路的静态工作点，熟悉电路的4种连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。
4. 要求会熟练分析差动放大器对差模小信号输入时的放大特性，共模抑制比。
会画出微变等效电路，会计算A Vd 、R id、R od 、K CMR 。
5．会运用晶体管工作在有源区时的大信号特性方程i c =I s exp(V be /V t )分析研究差动放大器的差模传输特性。
了解基本的差动放大器线性放大的输入动态范围和扩大线性输入动态范围的办法。
6．定性了解差动放大器的各种非理想特性，如输入失调特性、共模输入电压范围等。
3.1 电流源电路3.1.1 三极管电流源电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路，如 图3.1.1所示。
对电流源的主要要求是：（1）能输出符合要求的直流电流I o 。
（2）交流电阻尽可能大。
图3.1.1 三极管电流源电路第3章 电流源电路和差动（又称差分）放大电路·129·三极管射极偏置电路由V CC 、R b1、R b2和R e 组成，当V CC 、R b1、R b2、R e 确定之后，基极电位V B 固定（I b 一定），可以推知I c 基本恒定。
从三极管的输出特性曲线可以看出：三极管工作在放大区时，I c 具有近似恒流的性质。
当I b 一定时，三极管的直流电阻CQ CEQ CE I VR =，V CEQ 一般为几伏，所以R CE 不大。
差分放大电路四种接法
交流耦合式差分放大电路
总结词
交流耦合式差分放大电路通过电容元件 将输入和输出端隔离，以消除直流失调 电压的影响。
VS
详细描述
交流耦合式差分放大电路在直接耦合式差 分放大电路的基础上，增加了一个隔直电 容来隔离直流失调电压。这样，它能够消 除直流失调电压对输出信号的影响，提高 信号的保真度。然而，由于电容的存在， 它可能会影响信号的带宽和响应速度。
04 差分放大电路四种接法的 优缺点分析
直接耦合式差分放大电路的优缺点
• 总结词：直接耦合式差分放大电路具有结 构简单、易于实现等优点，但存在零点漂 移等缺点。
直接耦合式差分放大电路的优缺点
结构简单
直接耦合式差分放大电路结构相对简 单，易于实现，成本较低。
增益高
由于采用直接耦合方式，电路的增益 较高。
斩波稳零式差分放大电路
总结词
斩波稳零式差分放大电路通过斩波技术来消除直流失调电压的影响，具有较高的直流精 度和稳定性。
详细描述
斩波稳零式差分放大电路采用斩波技术，通过周期性地调节输入和输出信号的直流分量， 来消除直流失调电压的影响。这种电路具有较高的直流精度和稳定性，能够有效地提高 输出信号的质量。然而，由于斩波技术的引入，它可能会对信号的带宽和响应速度产生
03 差分放大电路四种接法的 比较
直接耦合式差分放大电路
总结词
直接耦合式差分放大电路是差分放大电路中最基础的一种，通过直接连接输入和 输出端来实现信号的放大。
详细描述
直接耦合式差分放大电路利用直接连接的电阻和晶体管来实现信号的放大，具有 结构简单、易于实现等优点。然而，由于没有隔直电容，它容易受到直流失调电 压的影响，导致输出信号失真。
02
差分放大电路
03 差分放大电路的分类
电压反馈型差分放大电路
电压反馈型差分放大电路通过电 压负反馈来减小输出电压的幅度，
从而减小了电路的增益。
电压反馈型差分放大电路通常具 有较低的输入阻抗和较高的输出 阻抗，适用于电流驱动能力较弱
的电路。
电压反馈型差分放大电路的优点 是稳定性好，噪声低，适用于信
号源内阻较高的应用场景。
电流反馈型差分放大电路
1
电流反馈型差分放大电路通过电流负反馈来减小 输出电流的幅度，从而减小了电路的增益。
2
电流反馈型差分放大电路通常具有较高的输入阻 抗和较低的输出阻抗，适用于电流驱动能力较强 的电路。
3
电流反馈型差分放大电路的优点是带宽较宽，响 应速度较快，适用于信号源内阻较低的应用场景。
缓冲和驱动
差分放大电路可以作为缓冲器和 驱动器，用于驱动后级电路或传 输线路，提高信号的驱动能力和 传输稳定性。
比较器
差分放大电路可以作为比较器， 用于比较两个电压或电流的大小 关系，常用于触发器、寄存器等 数字逻辑电路中。
在传感器信号处理中的应用
温度传感器信号处理
差分放大电路可以用于放大温度传感器的输 出信号，将微弱的温度变化转换为电信号， 便于后续处理和测量。
差分放大电路的特点
高增益
抑制共模干扰
差分放大电路具有很高的增益，通常在 100dB以上，因此能够将微弱的差分信号 放大到足够大的幅度。
由于差分放大电路只对两个输入信号的差 值进行放大，因此它能够有效地抑制共模 干扰，提高信号的信噪比。
宽频带
运算放大器差分放大电路
运算放大器差分放大电路
运算放大器差分放大电路指的是使用运算放大器（Op Amp）实现差分放大的电路。
在差分放大器中，信号会在输入级别被放大，但在输出之前会进行相位反转，因此所得到的输出值是输入信号的差值，即其中一个输入信号与另一个输入信号的差值。
差分放大器通常用于取样、保持进行差分放大的信号，以便对其进行进一步的处理。
在很多应用中，差分放大器用于测量两个不同信号之间的差异，比如测量温度差异或测量声音强度差异。
差分放大电路的一般设计如下：
其中，VSIN1和VSIN2是分别连接到差分放大器的两个输入端的信号源，R1、R2、R3和R4是用于实现放大增益的电阻，VOUT是差分放大器的输出，RL是用于连接到输出端的负载电阻。
在差分放大器电路中，R1和R2连接到运算放大器的反馈回路，使得输出与反馈端起到持平作用，因此差分放大器的输出与差异信号的放大比率为：
$$\frac{R2}{R1}*\frac{R4}{R3}$$。
当输入信号VSIN1和VSIN2之间没有差异时，输出电压为零。
如果有一个信号比另一个信号高，则会在输出电压端产生一个差异值。
差分放大器具有高输入阻抗和低输出阻抗，因此它可以将两个信号源之间的电压差放大到较高的电平，从而提高系统的信噪比（SNR）。
由于其高精度和低噪声等优点，差分放大器常用于测量、控制、信号处理以及医疗和科学领域的应用中。
差分放大器的使用要点之差分输入知识分享
差分放大器的使用要点之差分输入知识分享
许多应用都需要使用低功耗、高性能的差分放大器，将小差分信号转换成可读的接地参考输出信号。
两个输入端通常共用一个大共模电压。
差分放大器会抑制共模电压，剩余电压经放大后，在放大器输出端表现为单端电压。
共模电压可以是交流或直流电压，此电压通常会大于差分输入电压。
抑制效果随着共模电压频率增加而降低。
相同封装内的放大器拥有更好的匹配性能、相同的寄生电容，并且不需要外部接线。
因此，相比分立式放大器，高性能、高带宽的双通道放大器拥有更出色的频率表现。
一个简单的解决方案就是使用阻性增益网络的双通道精密放大器，如图1所示。
此电路显示了一种将差分输入转换为带可调增益的单端输出的简单方式。
系统增益可通过公式1确定：。
差分放大电路知识总结
差分放大电路知识总结什么是差分放大电路差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。
但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。
差分放大电路：按输入输出方式分：有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。
按共模负反馈的形式分：有典型电路和射极带恒流源的电路两种。
（a）射极偏置差放（b）电流源偏置差放差放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，差分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。
上面两个电路均为双端输入双端输出方式。
（a）电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻，或称射极耦合电阻，它实际上就是在工作点稳定电路中植入的射极电阻，只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re，所以经它的作用是稳定静态工作点，对零漂做进一步的抑制。
电阻Re常用等效内阻极大的恒流源I0来代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。
负电源-图片用来补偿射极电阻Re两端的直流压降，以避免采用电压过高的单一正电源+图片，并可扩大输出电压范围，使两基极的静态电位为零，基极电阻Rb通常为外接元件，也可不用，其作用是限制基极静态电流并提高输入电阻。
差分放大器工作状态上图a电路，是输入信号IN1=IN2的状态。
（1）因输入端的“虚断”特性，同相输入端为高阻态，其输入电压值仅仅取决于R1、R2分压值，为2V。
同相输入端的2V电压可以看作成为输入端比较基准电压；（2）因两输入端的“虚短”特性，可进而推知其反相输入端，即R3、R4串联分压电路，其b点=a点=2V。
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
电路基础与集成电子技术 6.3 差分放大电路
第6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路
2010.02
图6.3.10 双入双出差放RL的中点零电位
第6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路
2010.02
Aud为差分放大电路的差模电压放大倍数
Auc为差分放大电路的共模电压放大倍数
在差模信号和共模信号同时存在的情况下，对于线性放大 电路，可利用叠加原理得出输出电压
差模电压增益
共模电压增益
式中 量加“
，是uO与静态值之差，即uO的变化量。本节中其他 ”的意义与此相同。
对IEQ1, 用2Re等效 才有相同的压降。
图6.3.4 双入双出差分放大电路
2010.02
第6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路
基极电流：
集电极电流：
晶体管的管压降：
通过以上分析，差分放大电路的静态求解与共射放大 电路一样，只不过发射极电阻用2Re替代。
第6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路
图 6.6.1 运算放大器方框图
第6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路
2010.02
6.3.1 差分放大电路的组成
差分放大电路（简称差放）能放大两个输入信号之差， 差放只对输入信号的差有响应。它具有优异的抑制零点漂移 的特性，是集成运放的基本单元电路。差分放大电路见下图 。
图6.3.1 差分放大电路
6.3 差分放大电路
6.3.1 差分放大电路的组成
6.3.2 差分放大电路的输入和输出方式 6.3.3 差模信号和共模信号 6.3.4 差分放大电路的差模放大倍数和 共模放大倍数
第6章 集成运算放大器和模拟乘法器单元电路
2010.02
集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路， 方框图如图6.6.1所示，输入级即是差分放大电路。
差分放大电路
1
2
-VEE
6.2.2 ----2 .差模和共模输入
差模输入:是指在两个输入端加 共模输入:是指在两个输入端加上 上幅度相等，极性相反的信号。 幅度相等，极性相同的信号。 vi1 = – vi2 = vid /2
vi1 vi2 vic
1
2
-VEE
比较输入:是指在两个输入端加上 幅度(或极性)不相同的信号。
(1)直接耦合的共射电路(Rb ,Rs)
vo = Avd(vi1 vi2)
+
Rb
vi1 + v-i1 -
TT1 1 iEi1E1
TT2 2 iiEE22
iEiE RRe e
--VVEEEE
+
vi2Rb
+ - vi2
vo = vo1 vo2 = Av1vi1 Av2vi2
AV1 = AV2 （对管）
vo1 RL
vid
- vid
2
虚短 2
(3) 单端输入双端输出差模电压放大倍数
从图中看出，
vid
= vic
=
vi1 2
Av d
vo vid
-
(Rc
//
RL 2
)
vi1 2 vi1
rbe
2
RL 2
vi1 2
虚短 - vi1
2
(4) 单端输入单端输出差模电压放大倍数
从图中看出，
vid
= vic
=
vi1 2
= vo vid
= vo vi1 - vi2
输出电阻 Ro
(1) 双端输入双端输出差模电压放大倍数
纯差模输入时，流过电流源（或
Re）的动态电流大小相等方向相 反，其和为0，所以其上的动态 压降也为0。这时的电流源（或 Re）相当于虚短或虚断。
基本差分电路
基本的差分放大电路基本差分式放大器如图所示。
图中T1,T2是特性的晶体管，电路对称,参数也对称。
如：V BE1 =V BE2 ,R c1 =R c2 =R c ,R b1 =R b2 = R b ,β1 =β2 =β。
电路有两个输入端和两个输出端。
差分放大电路的原理（1）当v i1 =v i2 =0时，即静态时，电路对称：I c1 = I c2 = I 0 /2, R c1 I c1 = R c2 I c2 ，V o =V c1 -V c2 =0 即输入为0时,输出也为0 。
（2）加入差模信号时，即v s1 =-v s2 =v sd /2，从电路看v B1 增大使得i B1 增大,使i c1 增大,使得v c1 减小v B2 减小使得i B2 减小,又使得i c2 减小，使得v c2 增大.由此可推出：v o =v c1 - v c2 =2v c1 ，每个变化量v不等于0, 有信号输出。
若在输入端加共模信号,即v s1 =v s2 ，电路的对称性和恒流源偏置,理想情况下v o =0，无输出。
这所谓"差动"的意思；即两个输入端之间有差别，输出端才有变动。
差分放大电路的参数计算（1）静态工作点的估算I C1 =I C2 =I c =I O /2V C1 =V C2 =V cc -I c R cI B1 =I B2 =I c /β=I B =I/2β（2）差摸电压增益和输入、输出电阻差放电路有两个输入端和两个输出端。
同样，输出也分双端输出和单端输出方式。
组合起来,有四种连接方式：双端输入双端输出、双端输入单端输出,单端输入双端输出,单端输入单端输出。
（a）双入双出电路差模输入：v i1 =-v i2 =v id /2，则i C1 上升时,i C2 下降。
若电路完全对称时，则△i C1 =△i C2 ，因为I O 不变，因此v e =0。
负载在电路完全对称,双入双出的下,A VD =A V1 ,可见该电路使用成倍的元器件换取抑制零漂的能力。
3差分放大电路.
- VEE
在研究差分电路的电压增益
Au时,分别有差模电压增益AuD 和共模电压增益AuC两种。
基本差分放大器
本继页续完
差分式放大电路
一、基本差分式单放击此大进电入差路模 1.工作原理 增 益 推 导 演 示 路效(23要的电1..抑主)差求增路制 要出益。模零 技双，电点术入首压漂指双先增出移标画益差出的的模其原计放交理 算大流电等
零漂的危害：这种缓慢的微小 变化会逐级被放大，致使放大电 路输出端产生较大的漂移电压。 当漂移电压的大小可以和有效信 号电压相比时，就无法分辨是有 效信号电压还是漂移电压.
uc3
零漂现象
理想情况
2.0抑制零漂的原t 理
(1)零DV漂D 的R3产生
Rc3
+VCC
C3
b1
D1
T1
+
C－
C1 R2
b2
D2
b1
T(iC121c1)差动R－+模+C态uOu输1分O－u－R入+O析2C c2
iC2 T2
b2
个大小相等、极性相反的信 号电压时(ui1= - ui2) 称为差模 输入。
加T) ,/4T时2 电,T流1电减流少增(因大u(因be2u减be少1增)。 在集电极输出(输出与输入
Rs
++
u－I1
ui1
VCC
3.主b(11要T)iC1差1c技1 模术R－++C电u指ou1压o标－u－R+o增2C的c益计2iCT22算b2
差分电路的种类 差分电路有四种： 双端输入双端输出(双入双出)
Rs
++ ui1
uE e IO
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R6 1 0k
J4 1
Q2 9 01 3
1 1 2
1 1
1 1 2
1
RP2
1 00 K
1 00
RP7 J6
RP5 5 0K
J 17
1
J 14
1
1 J P5
1 1 J P2
1 J P3 2
2 J 15
2 J 16
J7 1
1
J8
J P4
J9
1
Q3 9 01 3
Q4 9 01 3
R3 5 .1 K
1 Io 1 2/ IR
I R R VBE I E1 Re1 VCC
IR
≈
VCC VBE R Re1
Io
求 T2 的输出电阻 Ro：
vo (io ib )rce ie Re2
RB
R //( Re1
rD )
≈R //
Re1
ib (RB rbe ) ie Re2 0
电流源。
巩固训练：将电路图中的值按照电位的阻值代入进行计算？看测量结果与理论之间的 误差？
知识链接：
微电流源
有些情况下，要求得到极其微小的输出电流 IC2，这时可 令比例电流源中的 Re1=0，如图 3.1.7 即可以在 Re2 不大的情况 下得到微电流 IC2。
原理：当 IR 一定时，Io 可确定为：
误差？
电路测试 2 将 J8、J9 与 J6、J7 之间分别加一毫安表，改变电位器 RP6.将测量的结果
记录如下：
A1 间的电流
2
A2 间的电流 知识点导入 镜像电流源的基本特性。 知识点讲解
比例电流源（改进电路二）
带有发射极电阻的镜像电流源，它是针对基本镜像电流源缺点（3）进行的改进，其中 Re1=Re2，两管输入仍有对称性，所以：
T1、T2 参数完全相同（即 β1=β2，ICEO1=ICEO2）。 原理：因为 VBE1=VBE2，所以 IC1=IC2
I REF
I C1
2IB
I C1
2
I C1
IREF——基准电流：
IC1
IREF 1 2/
IC2
推 出 ， 当 β>>2 时 ， IC2= IC1 ≈
IREF
rbe1
Re2 R5
Re2
)
微电流源特点：
微电流源电路
（1）T1，T2 是对管，基极相连，当
VCC、R、Re2
已知时，
I
REF
≈
VCC R
（略去
VBE），当
VBE1、VBE2 为定值时， I C2
VBE Re2
也确定了。
（2）当 VCC 变化时，IREF、ΔVBE 也变化，由于 Re2 的值一般为千欧级，变化部分主要降
图 3.1.6 镜像电流源及其等效电路
3
Io≈
(VBE1
VBE2 ) Re2
IR
Re1
参数对称的两管在 IC 相差 10 倍以内时，|VBE1-VBE1|<60mV。
所以，如果 Io 与 IR 接近，或 IR 较大，则 ΔVBE 可忽略。
Io
≈
R e1 Re2
IR
即只要合理选择两 T 射极电阻的比例，可得合适的 Io、Ro。因此，此电流源又称为比例
0 VB1 R Rp6
0 U CC U BE ≈
R Rp6
VCC R Rp6
优点： （1）IC2≈IREF，即 IC2 不仅由 IREF 确定，且总与 IREF 相等。 （2）T1 对 T2 具有温度补偿作用，IC2 温度稳定性 能好（设温度增大，使 IC2 增大，则 IC1 增大，而 IREF 一定，因此 IB 减少，所以 IC2 减少）。
缺点： （1）IREF（即 IC2）受电源变化的影响大，故要求 电源十分稳定。
图 3.1.4 基本镜像电流源电路
（2）适用于较大工作电流（mA 数量级）的场合。若要 IC2 下降，则 R 就必须增大，这 在集成电路中因制作大阻值电阻需要占用较大的硅片面积。
（3）交流等效电阻 Ro 不够大，恒流特性不理想。 （4）IC2 与 IREF 的镜像精度决定于 β。当 β 较小时，IC2 与 IREF 的差别不能忽略。 巩固训练：将电路图中的值按照电位的阻值代入进行计算？看测量结果与理论之间的
好，受电源变化影响小。进一步，电流的数学关系为：
IoRe2=VBE1-VBE2
而
IC≈ I s eVBE /VT
VBE
VT
ln
IC Is
4
I o Re2
VT (ln
I C1 Is
ln
I C2 ) Is
26(mV) ln IC1 Is
至 Re2 上，即 ΔVBE2<<ΔVBE1，则 IC2 的变化远小于 IREF 的变化。因此电源电压波动对工作电
流 IC2 影响不大。
（3）T1 管对 T2 管有温度补偿作用，IC2 的温度稳定性好。总的说来，电流“小”而“稳”。
小——R 不大时 IC2 可以很小（微安量级）。稳——Re2（负反馈）使恒流特性好，温度特性
VBE1 VBE2 I E2 Re2 VBE
I o ≈ I E2
VBE1 VBE2 Re2
VBE Re2
可见，利用两管基-射电压差 ΔVBE 可以控制 Io。由于 ΔVBE 图 3.1.7
的数值小，用阻值不大的 Re2 即可得微小的工作电流——微电流源。
Ro
rce (1
J 11
J 10
1
RP6
1
1 0K
J 12
R4
R5
2K
2K
-1 2 V
【项目操作】
电路测试
1
将 J8、J9 与 J6、J7 之间分别加一毫安表，J10、J11 连接与 J12 改变电位器 RP6.将测量的结果记录如下：
A1 间的电流 A2 间的电流
知识点导入
镜像电流源的基本特性。
知识点讲解
基本镜像电流源电路如图所示。
ie ib io
Ro
rce
Re2
rbe
Re2 RB
Re2
(rce
Re2 )
≈
rce
(1
rbe
Re2 RB
Re2
)
输出阻值较电流源好得多。
若此电路 Re1 不等于 Re2，则：
VBE1+IE1Re1=VBE2+IE2Re2 （式中，IE1 即 IR，IE2 即 Io）
方案三 差分放大电路
【项目目标】
知识目标
掌握场效应管的类型、场效应的电压控制作用及共源极放大电路的分析与应用。
能力目标
具有识别场效应管的能力，具有共源极放大的分析能力。
【电路原理图】
Vi
Rp1
R1
1 0k
2K
J 1 J P1
J 13 1
J3 1
J2
R2 1 0K
J P5 1 2
Q1 9 01 3
1 2V 1 J5 1