典型差分放大电路

典型差分放大电路 1、典型差分放大电路的静态分析

(1)电路组成

(2)静态工作点的计算

静态时:v s1=v s2=0, 电路完全对称,所以有

I B Rs1+U BE +2I E Re=V EE 又∵ I E =(1+β)I B ∴ I B1=I B2=I B =

通常Rs<<(1+β)Re,U BE =0、7V(硅管): I B1=I B2=I B = 因: I C1=I C2=I C =βI B 故: U CE1=U CE2=V CC －I C Rc

静态工作电流取决于V EE 与Re 。同时,在输入信号为零时,输出信号电压也为零(u o= Vc1－VC2=0),即该差放电路有零输入——零输出。 2、差分放大电路的动态分析 (1)差模信号输入时的动态分析

如果两个输入端的信号大小相等、极性相反,即

()e

s BE

EE R 12R U V β++-

v s1=- v s2= 或v s1- v s2= u id

u id称为差模输入信号。

在输入为差模方式时,若一个三极管的集电极电流增大时,则另一个三极管的集电极电流一定减小。在电路理想对称的条件下,有:i c1=- i c2。Re上的电流为:

i E=i E1+i E2=(I E1+ i e1)+(I E2+ i e2 )

电路对称时,有I E1= I E2= I E、i e1=- i e2,使流过Re上的电流i E=2I E不变,则发射极的电位也保持不变。差模信号的交流通路如图:

差模信号下不同工作方式的讨论:

①双端输入—双端输出放大倍数:

当输入信号从两个三极管的基极间加入、输出电压从两个三极管的集电极之间输出时,称之为双端输入—双端输出,其差模电压增益与单管放大电路的电压增益相同,无负载的情况下:

当两集电极c1、c2间接入负载电阻RL时,双端输入—双端输出时的

差模电压放大倍数为:

be

s

c

s1

o1

s2

s1

o2

o1

id

o

ud r

R

R

2

2

u

u

A

+

-

=

=

-

-

=

=

β

v

v

v

v

v

v

be

L

r

R

+

-

=

=

s

'

id

o

ud R

u

u

A

β

2

R

//

R

R'L

c

L

=

❖ 输入电阻: 输出电阻:Rod ≈2Rc ② 双端输入—单端输出 ❖ 放大倍数:

❖ 输入电阻:Rid=2rbe

❖ 单端输出时的等效电阻为: Rod ≈Rc (2)共模输入时的动态分析

如果两个输入端信号大小相等、相位相同,即: v s1=v s2=u ic 则称为共模输入信号,用u ic 表示 。其共模交流通路如图

:

① 双端输入—双端输出

输出的共模电压u oc=v c1－v c2=0,双端输出时的共模电压增益为: ② 双端输入—单端输出其共模电压增益为 计算共模放大倍数Av c 时,由于两个输入信号相等,R e 等效为2R e 。Av c 的大小,取决于差分电路的对称性,双端输出时等于零。单端输出时交流通路如图所示。

()be b

s b be s b b

s b d d

r

2i R i 2R i 2i R i 2u R =-+=-=r i i 0u u u A ic

c2

c1ic oc uc =-==v v e

c ic c2ic c1ic oc uc 2R R

u u u u A -≈===

v v ()be u u r R 2R 2A s c

s1o1s2s1o1id o ud +-==-==

βv v v v v

综上: (2) 双端输入单端输出差模电压放大倍数

2111

1d -i i o id o v v v v v v A ==be L c )//(21-r R R β=be

'

21-r R L

β= 共模抑制比K CMR 或

双端输出时由于Avc 等于零,K CMR 可认为等于无穷大,单端输出时共

模抑制比:

恒流源电路的基准电流为:

I REF ≈I E4= 又因I E3R3≈I E4R2,所以有I0≈I E3≈ 即三极管V3、 V4及R1、R2、R3等值确定,则I0为一定值。

差模特性 741型运放A v O 的频率响应 -

()dB lg

20VC

VD

CMR A A K =be

e

e

L be

L 1

1

CMR ≈

2/'2/'r R R R r R A A K vc vd ββ==

2

1

BE4

EE

CC

R

R U

V V +-+REF 3

2

E432I R R I R R =be

s c

s1

o1s2

s1o2o1id

o ud

r R R 22u u A +-==--==βv v v v v v 0u u u A ic

c2

c1ic oc uc =-==

v v VC

VD CMR A A K =