模拟电子技术-差动放大电路

+
ui1 +
Rb
rbe
β ib
RC
RL uo1
2
+
-+
+VCC Rc Rb T1 u i1 － + uo1 +
+ uo
-
Rc uo2 T2 Rb + ui2 －
EE
双端输入与单端输 入效果是一样的。
+
_V
Re
ui1 ui 2 ud 2 ui1 ui 2 uc 2
对于差模信号：双 端输入与单端输入 效果是一样的。
R 'L 单端输出： Auc 2 R e
双端输出：Auc = 0
差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时：
Au d RL ( Rc // ) 2 Rb rbe
单端输出时：
Aud
Rc // RL
2Rb rbe
(2)共模电压放大倍数
与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时：
单端输出时：
R 'L Auc 2 Re
Auc 0
对共模信号有抑制作 用 对共模信号没有抑制作用
(3)差模输入电阻
不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻 Rid是基本放大电路的两倍。
K CMR R'L / 2( Rb rbe ) Re R'L / 2 Re Rb rbe
u ic
uo= 0 (理想化)。
_V
Re
+ ui2 －
EE
共模电压放大倍数
Auc 0
2. 双端输入单端输出
求共模电压放大倍数：
Rc Rb T1 u i1 － + u ic RL i e1 + uo1 －
2Re 2 Re
Rc T2 Rb i e2 u ic + ui2 －
uoc uo1 Auc = uic uic
1 uid = (ui1 ui 2 ) 2 1 uic = (ui1 ui 2 ) 2
uo = uod uoc Aud uid Auc uic
6.共模抑制比
差动放大器对差模信号的放大能力和共模信号的抑制能力
K CMR K CMR
Aud = Auc Aud = 20lg (dB) Auc
=
R 'L
Rb rbe (1 )2 Re
+
R 'L 2 Re
ib
+
ic
+
uic +
Rb
rbe
2 Re
β ib
+
RC
RL u o1 -+
+VCC Rc Rb T1 u i1 － + uo1 +
+ uo
-
Rc uo2 T2 Rb + ui2 －
EE
双端输入与单端输 入效果是一样的。
RC1=RC2= RC
Rb + ui2 －
Rb1=Rb2= Rb
_V
Re
EE
二. 几个基本概念
1. 差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入——从两输入端同时加信号。
单端输入——仅从一个输入端对地加信号。
2. 差动放大电路可
+VCC Rc Rb T1 u i1 － + uo1 +
以有两个输出端。
双端输出——从C1 和C2输出。 单端输出——从C1 或C2对地输出。
+
_V
Re
ui1 ui 2 ud 2 ui1 ui 2 uc 2
对于共模信号：双 端输入与单端输入 效果是一样的。
双端输入： ui1 = ui2 =0.5ui ud = 0 , uc =0.5ui 单端输入：ui1 =ui ，ui2 = 0 ud = 0.5ui , uc = 0.5ui
差动放大电路 P73-78
1. 直耦放大电路的零点漂移 2. 差动放大电路的组成和工作原理
直耦放大电路的特殊问题——零点漂移
零漂现象：
输入 ui=0 时，输出有缓慢变 化的电压产生。
0
uo t
Rc1 T1 Re1 Re2 T2 + VCC + uo
产生零漂的原因：
由温度变化引起的 。当温度 变化使第一级放大器的静态 工作点发生微小变化时，这 种变化量会被后面的电路逐 级放大，最终在输出端产生 较大的电压漂移 。因而零点 漂移也叫温漂。
2
+
Au d
RL ( Rc // ) 2 Rb rbe
ui1 -
RC
+
-+
②差模输入电阻
Rc Rb T 1 u i1 － + u id
2
+ uo uo1 E
+
+
Rc
Rid 2Rb rbe
③输出电阻
uo2 T2 Rb -
u id
2
+ ui2 －
Ro 2Rc
+
ib
+
ic
2Rb rbe
1. 双端输入双端输出 （2）加入共模信号
ui1=ui2 =uic，
Rc +VCC + uo uo1 IR e
+
设ui1 ，ui2 uo1 ， uo2 。 因ui1 = ui2， uo1 = uo2
u i1 － +
-
Rc
Rb T1 u ic
+ RL u -o2 T2 Rb E

UO = UC1 UC2 0
2.抑制零漂的原理:
(零点漂移看成共模信号的一种)
+VCC Rc Rc + uo T1
当ui1 = ui2 = 0 时， UC1 = UC2 Uo= UC1 - UC2 = 0
u i1 － + Rb
_
T2
Rb + ui2 －
当温度变化时：
_V
Re
设T ic1 ,ic2 uc1 , uc2 (uc=Vcc-icRc) uo= uc1 - uc2 = 0
Rid 2Rb rbe
(4)输出电阻
单端输出时，R R o c 双端输出时， R 2R
o
c
(5)共模抑制比
共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重要指标。
K CMR Aud Auc
，或
K CMR
Aud dB 20 lg Auc
双端输出时KCMR可认为等于无穷大， 单端输出时共模抑制比：
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差放电路的几种接法
+VCC Rc Rb T1 u i1 － + uo1 +
+ uo
-
Rc uo2 T2 Rb + ui2 －
EE
输入端 接法
双端
单端
双端 单端
+
输出端 接法
_V
Re
三.差动放大电路的基本工作原理
1. 静态工作点的计算： ui1 = ui2 0
+VCC Rc Rb + uo T1 Rc
忽略Ib，有：Ub1=Ub2=0V
I Re 0.7V ( VEE ) = + Re u i1
_
T2
Rb + ui2 －
-0.7V
I C1 = I C2
1 I C I Re 2
－
_V
Re
EE
UCE1 = UCE2 VCC IC RC (0.7)
I B1 I B1 IC
Rc Rb T 1 u id
2
+ uo uo1 E
+
+
Rc
uo2 T2 Rb -
uo= uo1 – uo2=2 uo1
u i1 －
+
u id
2
差模电压放大倍数 uO 2uO1 uO1 + Au d ui1 ui 2 2ui1 ui1 +
+ ui2 －
+
ib Rb rbe
ic β ib RL uo1
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+ uo
-
Rc uo2 T2 Rb + ui2 －
EE
+
_V
Re
3. 差模输入：两个输入信号大小相等，极性相反，称 为差模信号，即ui1=-ui2 差模信号：
uid = ui1 ui2
uod 差模电压增益： Aud = uid
4. 共模输入：两个输入信号大小相等，极性相同，称为共 模信号，即ui1=ui2 共模信号：
Rc
Rc T2 Rb T2 Rb
- u id 2 u - id 2
Biblioteka Baidu_V
+ ui2 + u － i2 －
EE
iRe不变 uE不变
所以，Re对差模 信号相当于短路。
①求差模电压放大倍数：
因为ui1 =- ui2
设ui1 ,ui2 uo1 ,uo2 。
电路对称│uo1│=│uo2│
- VEE
漂移 1V
3. 减小零漂的措施
第一级是关键
用非线性元件（热敏元件）进行温度补偿 直流负反馈（分压式偏置电路） 采用差动放大电路
差动放大电路
一.结构: 对称性结构 即：1=2= UBE1=UBE2= UBE
+VCC Rc Rb u i1 － + + uo T1 Rc
_
T2
rbe1= rbe2= rbe
uic = ui1 ui2
共模电压增益： A = uoc uc
uic
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5. 任意输入：两个输入信号大小和极性是任意的。将其分解 为一对差模信号和一对共模信号之和，则两个输入信号ui1和 ui2的差模输入分量uid和共模输入分量uic分别为 注意：ui1 = uiC + uid ；ui2 = uiC - uid 总输出电压：
EE
3.电路的动态分析
(1)加入差模信号
+VCC Rc
Rc
ui1=-ui2 =uid/2， ie1=-ie2，iRe=0 若ui1 ,ui2
ib1 ,ib2 ie1 ,ie2
Rb T1 Rb T 1 + u i1 + u id 2 u－ u id i1 2 －
+ uo uo -+ ++R uo1 L uo2 -+ + uo1 E uo2 E IR e Re
Rb1 + ui
—
- VEE
零漂的衡量方法： 将输出漂移电压按电压增益折算到输 入端计算。
例如
假设
Au1 = 100, Au2 = 100 Au = 10000
Rb1
Rc1 T1 Re1
Re2 T2
+ VCC + uo
若输出有1 V的漂移 + 电压 。 ui — 则等效输入有100 uV的漂移电压 等效 100 uV
双端输入： ui1 = -ui2 =0.5ui ud = 0.5ui , uc = 0 单端输入：ui1 =ui ，ui2 = 0 ud = 0.5ui , uc = 0.5ui
双端输出： Au d
( Rc //
RL ) 2 Rb rbe
单端输出： Aud
Rc // RL