差分放大电路
《差分放大电路》课件
电源稳定性测 试：测量差分 放大电路的电 源稳定性，确 保其符合设计
要求
差分放大电路的调试与测试实例
测试目的：验证差分放大电路的性 能和稳定性
测试项目：输入信号、输出信号、 增益、相位、噪声等
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测试方法：使用示波器、信号发生 器等仪器进行测试
测试结果分析：根据测试结果，分 析电路的性能和稳定性，找出存在 的问题并解决。
应用案例1：在 数字音频处理 中的应用，提
高音质
应用案例2：在 数字图像处理 中的应用，提 高图像清晰度
应用案例3：在 数字通信中的 应用，提高通
信质量
应用案例4：在 数字信号处理 中的其他应用， 如信号滤波、
信号放大等
差分放大电路在其他领域中的应用案例
音频信号处理：用于音频信号的放大和滤 波
医疗设备：用于医疗设备的信号放大和滤 波
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差分放大电路的主要特点是具有较 高的共模抑制比和较低的噪声。
差分放大电路的基本结构包括输入 级、中间级和输出级。
差分放大电路的特点
输入信号为 差模信号
具有较高的 共模抑制比
输出信号为 差模信号
具有较高的 增益和带宽
差分放大电路的应用
信号处理：用于处理模拟信号，如 音频、视频等
稳定性优化：通过优化电路参数，提高电路的稳定性，如调整反馈系数、调整电路参数等。
差分放大电路的设计方法
差分放大电路的设计原则
输入阻抗匹配：确保输 入信号不受干扰
输出阻抗匹配：保证输 出信号的稳定性
共模抑制比：提高电路 的抗干扰能力
带宽：满足信号处理需 求
差分运放放大电路公式
差分运放放大电路公式差分运放（Differential Amplifier）是一种常用的放大电路，其主要功能是将输入信号进行放大和差分运算。
差分运放放大电路的公式是指用来描述其输入输出关系的数学表达式，它是电路设计和分析的基础。
差分运放放大电路的公式可以用以下方式表示：Vout = Ad*(V2 - V1) + Vcm其中，Vout 表示输出电压，Ad 表示差分增益，V2 和 V1 分别表示差分输入信号的电压，Vcm 表示共模电压。
差分运放放大电路的公式可以分为两部分来理解，一部分是差分输入信号的放大，另一部分是对共模信号的处理。
差分运放放大电路对差分输入信号进行放大。
差分输入信号是指两个输入信号之间的差值，即 V2 - V1。
通过差分放大器的放大作用，这个差值可以被放大为输出电压的一部分。
差分增益 Ad 表示了差分放大器的放大倍数，它可以决定放大器对差分输入信号的放大程度。
差分运放放大电路还对共模信号进行处理。
共模信号是指两个输入信号的平均值，即 (V2 + V1)/2。
由于差分运放器是差分放大器，它会对共模信号进行抑制或滤除。
然而，在实际的电路中，共模信号往往无法完全消除，会在输出端产生一个与共模信号相关的偏置电压。
这个偏置电压就是公式中的 Vcm。
差分运放放大电路的公式是非常重要的，它可以帮助我们理解电路的工作原理，并进行电路的设计和分析。
在实际的应用中，我们可以根据具体的需求选择合适的差分增益和共模电压，来实现不同的功能和性能。
需要注意的是，在实际的电路设计中，差分运放放大电路的公式通常只是一个理想化的模型，实际电路中会存在各种非线性和失真因素，需要进行更加复杂的分析和计算。
此外，差分运放放大电路还需要配合其他电路组成完整的系统，如输入滤波电路、输出级等。
差分运放放大电路的公式是电路设计和分析的基础，它描述了电路的输入输出关系。
通过理解和运用这个公式，我们可以更好地设计和优化电路，实现各种不同的功能和性能要求。
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
差分放大电路具体应用
差分放大电路具体应用
差分放大电路是一种常见的放大电路，它可以将两个信号进行差分放大，输出一个放大后的差分信号。
在实际应用中，差分放大电路有许多具体应用。
1. 模拟信号处理：差分放大电路可以用来处理模拟信号，如音频信号、视频信号等。
在音频信号处理中，差分放大电路可以用来进行音量控制、音调调节等；在视频信号处理中，差分放大电路可以用来进行颜色调节、亮度控制等。
2. 传感器信号放大：许多传感器输出的信号很小，需要通过放大电路进行放大才能得到有用的信号。
差分放大电路可以对传感器输出的信号进行放大，提高信号的信噪比和灵敏度。
3. 滤波器：差分放大电路可以用来构建滤波器，通过调整差分放大电路的放大倍数和电容等参数，可以实现不同类型的滤波器，如低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器、带阻滤波器等。
4. 差分比较器：差分放大电路还可以用来构建差分比较器，将两个信号进行比较，输出一个高电平或低电平的信号。
差分比较器在模拟电路和数字电路中都有广泛应用，如比较器、门电路、触发器等。
总之，差分放大电路是一种非常实用的放大电路，在信号处理、传感器信号放大、滤波器、比较器等方面都有广泛应用。
- 1 -。
运放差分放大电路
运放差分放大电路运放差分放大电路介绍1.什么是运放差分放大电路运放差分放大电路是一种使用两个晶体管和外加电路来执行差分放大的电路。
运放差分放大电路的出现使得信号的动态范围和质量得以改善，可以明显改善噪声比，提高放大器的灵敏度和频率响应能力，减少强过载时的失真，抑制再补偿机制和负反馈机制，实现低噪声放大技术。
2.运放差分放大电路的作用运放差分放大电路可用来实现信号的采样、放大、转换和过滤，将电路设计进一步复杂化，从而实现丰富的功能。
它可以实现精确的放大和调制，以及剔除轨迹偏移、噪声、抗干扰能力，改善信号的稳定性和可靠性，从而实现高音质，低噪声的效果。
3.运放差分放大电路的组成运放差分放大电路由输入运放、负反馈电路、多种滤波电路、前置放大电路等多种电路构成，主要完成将输入信号放大并稳定输出的功能。
4.运放差分放大电路的优点(1)放大器的灵敏度高，频率的响应能力强，可以很好的回收信号的动态范围；(2)噪声比明显改善，失真小，以及负反馈机制的抑制；(3)可以减少偏移，改善信号的稳定性和可靠性；(4)最重要的是其组件是经济而便利的，具有可靠性和低故障率等优点。
5.运放差分放大电路的应用运放差分放大电路在很多领域中得到了广泛的应用，其主要应用领域包括有：(1)广播和视频业：差分放大电路可以改善广播和视频质量，使发射电视信号更加稳定；(2)通信领域：差分放大电路可以提高传输和解调信号的稳定性，质量和频率响应能力；(3)电脑和消费电子领域：可以有效的抑制信号失真，并提供较低的噪声比，有效的抑制和抵消偶发的轨迹偏移；(4)汽车电子领域：汽车的仪表、计算机系统等均采用了差分放大电路，可以有效的抑制噪声、跳变和瞬时干扰；(5)测量仪器：差分放大电路在各种测量仪器中得到了广泛应用，能有效的改善信号质量，提高测量仪器的可靠性。
差分放大器计算公式
差分放大电路计算公式：D=F*AV。
差分放大电路又称为差动放大电路，当该电路的两个输入端的电压有差别时，输出电压才有变动，因此称为差动。
差分放大电路是由静态工作点稳定的放大电路演变而来的。
电路：由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路，称为电路。
在电路输入端加上电源使输入端产生电势差，电路连通时即可工作。
电流的存在可以通过一些仪器测试出来，如电压表或电流表偏转、灯泡发光等；按照流过的电流性质，一般把它分为两种：直流电通过的电路称为“直流电路”，交流电通过的电路称为“交流电路”。
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
差分运算放大电路
差分运算放大电路
差分运算放大电路是一种电路类型，具有两个输入电源，一个负输入源和一个正输入源，可以检测并放大两个输入源之间的差异信号，并根据这个差异调整输出电压。
这种放大电路的输出电压取决于输入电源的差异，而不是任何一个电源的绝对值。
通过在一个电路中引入两个输入源，差分运算放大电路可以检测并放大任何一个输入源的差异信号，而不受任何一个输入源的限制。
差分运算放大电路的应用可以说已经遍布各个领域。
在汽车电子领域，差分运算放大电路可以用于检测和放大火花塞输入和输出之间的信号。
此外，在医疗领域，它也可以用于检测血液压，这个功能可以帮助医生更好地识别病人的病情。
另外，它也可以用于有源的模拟增益放大器，可以提高信号放大的准确度和精度，并抑制外部噪音的污染。
差分运算放大电路由放大器、二极管和阻容元件组成。
它可以实现较高的增益，可以将低电平信号转换成更高的电平，并且可以进行多种功能的处理，如调整增益和限制电流波形等。
因其结构简单，可以缩短设计周期，有效提高设计效率。
差分运算放大电路需要设计时关注的一点是其功耗。
在输入和输出的过程中，会产生一些失效信号，从而消耗电能，增加功耗。
为了降低功耗，需要设计合理的电路结构以减少失效信号的产生，这样就可以降低功耗。
综上所述，差分运算放大电路是一种新型的电路类型，具有两个
输入电源，可以检测并放大输入之间差异信号，它也有多种应用，比如汽车电子用于检测火花塞输入和输出之间的差异，用于医疗用于检测血液压，用于有源模拟增益放大器，等等。
它可以实现较高的增益和精度，但也需要考虑功耗问题。
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实验三差分放大电路
一、实验目的
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
二、实验原理
图3－1是差动放大器的基本结构。
它由两个元件参数相同的基本共射放
大电路组成。
当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。
调零电位器R
P
用来调节T
1、T
2
管的静态工作点，使得输入信号U
i
＝0时，双端输出电压U
O
＝0。
R
E
为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。
图3－1 差动放大器实验电路
当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。
它用晶体管恒流源代替发射极电阻R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。
1、静态工作点的估算
典型电路
E
BE
EE E R U U I -≈
（认为U B1＝U B2≈0）
E C2C1I 2
1
I I ==
恒流源电路
E3
BE
EE CC 2
1
2
E3C3R U )U (U R R R I I -++≈≈ C3C1C1I 2
1
I I ==
2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数
当差动放大器的射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。
双端输出: R E ＝∞，R P 在中心位置时，
P
be B C
i
O d β)R (12
r R βR △U △U A +++-
==
单端输出
d i C1d1A 21
△U △U A ==
d i C2d2A 2
1
△U △U A -==
当输入共模信号时，若为单端输出，则有
若为双端输出，在理想情况下
0△U △U A i
O
C ==
实际上由于元件不可能完全对称，因此A C 也不会绝对等于零。
3、共模抑制比CMRR
为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 c
d A A CMRR =
或()dB A A
20Log CMRR c d =
差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。
本实验由函数信号发生器提供频率f ＝1KHZ 的正弦信号作为输入信号。
三、实验设备与器件
1、±12V 直流电源
2、函数信号发生器
3、双踪示波器
4、交流毫伏表
5、直流电压表
6、晶体三极管3DG6×3，要求T 1、T 2管特性参数一致。
（或9011×3）。
电阻器、电容器若干。
四、实验内容
1.典型差动放大器性能测试
按图3-1连接实验电路，开关K 拨向左边构成典型差动放大器。
1) 测量静态工作点
E
C
E
P be B C i C1C2C12R R )2R R 2
1β)((1r R βR △U △U A A -≈++++-===
①调节放大器零点
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U
O ，调节调零电位器R
P
，使U
O
＝0。
调节要仔细，力
求准确。
②测量静态工作点
零点调好以后，用直流电压表测量T
1、T
2
管各电极电位及射极电阻R
E
两端
电压U
RE
，记入表3－1。
表3-1
2)测量差模电压放大倍数
断开直流电源，将函数信号发生器的输出端接放大器输入A端，地端接放大器输入B端构成单端输入方式，调节输入信号为频率f＝1KHz的正弦信号，
并使输出旋钮旋至零，用示波器监视输出端（集电极C
1或C
2
与地之间）。
接通±12V直流电源，逐渐增大输入电压U
i
（约100mV），在输出波形无失
真的情况下，用交流毫伏表测 U
i ，U
C1
，U
C2
，记入表6－2中，并观察u
i
，u
C1
，
u C2之间的相位关系及U
RE
随U
i
改变而变化的情况。
3)测量共模电压放大倍数
将放大器A、B短接，信号源接A端与地之间，构成共模输入方式，调
节输入信号f=1kHz，U
i =1V，在输出电压无失真的情况下，测量U
C1
， U
C2
之值
记入表3－2，并观察u
i ， u
C1
， u
C2
之间的相位关系及U
RE
随U
i
改变而变化的情
况。
表3-2
4）具有恒流源的差动放大电路性能测试
将图3－1电路中开关K拨向右边，构成具有恒流源的差动放大电路。
重复内容1－2)、1－3)的要求，记入表3－2。
五、实验总结
1、整理实验数据，列表比较实验结果和理论估算值，分析误差原因。
1) 静态工作点和差模电压放大倍数。
2) 典型差动放大电路单端输出时的CMRR实测值与理论值比较
3) 典型差动放大电路单端输出时CMRR的实测值与具有恒流源的差动放大器CMRR实测值比较。
2、比较u
i ，u
C1
和u
C2
之间的相位关系。
3、根据实验结果，总结电阻R
E
和恒流源的作用。
六、预习要求
1、根据实验电路参数，估算典型差动放大器和具有恒流源的差动放大器的静
态工作点及差模电压放大倍数（取β
1＝β
2
＝100）。
2、测量静态工作点时，放大器输入端A、B与地应如何连接？
3、实验中怎样获得双端和单端输入差模信号？怎样获得共模信号？画出A、B 端与信号源之间的连接图。
4、怎样进行静态调零点？用什么仪表测U
O
？
5、怎样用交流毫伏表测双端输出电压U
O
？。