6-5差分放大电路
实验报告_差分式放大电路
实验报告_差分式放大电路一、实验目的：1.了解差分式放大电路的工作原理；2.熟悉差分放大电路的实际应用场景；3.掌握实验中的测量方法和仪器的使用。
二、实验仪器与设备：1.示波器；2.信号发生器；3.双踪电压表。
三、实验原理和内容：差分放大电路是一种常用的放大电路，它是以运放为核心组成的，通过对输入信号进行差分放大，从而实现信号放大和滤波等功能。
差分放大电路的输入端是由两个输入信号和一个共模信号组成的，一般情况下，差分输入电路的两个输入端的信号具有相同的幅值和频率，相位差为180°。
本实验使用两个预先设定的输入电压，分别作为差分放大电路的输入信号，并利用示波器测量输出信号的放大后的幅值和相位。
四、实验步骤：1.将差分放大电路的输入端分别与信号发生器的正负端子相连，并将信号发生器的输出设置为正弦信号；2.调节信号发生器的幅值和频率，观察并记录信号发生器的输出波形；3.分别将差分放大电路的输出端和电压表的两个测量端相连，调节电压表的量程，记录输出电压的幅值和相位差；4.调节信号发生器的频率，观察并记录输出信号的变化情况；5.分别改变其中一个输入信号的幅值和频率，观察并记录输出信号的变化；6.对实验数据进行处理和分析，总结实验结果和心得体会。
五、实验数据处理：1.绘制输入电压和输出电压随频率变化的曲线图；2.对输入电压和输出电压的幅值和相位差进行统计和比较；3.分析数据的相关性和实验结果的可靠性；4.从实验结果中得出结论，总结实验心得和体会。
六、实验结论：通过本实验，我们对差分式放大电路有了更深入的理解，了解了差分放大电路的基本工作原理和应用场景。
实验结果显示，差分放大电路能够有效放大输入信号，并且输出信号的幅值和相位差与输入信号有一定的关系。
实验数据的分析和处理结果也验证了差分放大电路的性能和可靠性。
七、实验改进：在实验过程中，可以尝试调整不同的输入信号和改变差分放大电路的其他参数，进一步研究其对输出信号的影响。
差分放大电路特点
差分放大电路特点差分放大电路是一种常用的放大电路，其特点是可以将输入信号的差分部分放大，而抑制共模部分。
差分放大电路在通信系统、音频放大器和仪器测量等领域有广泛的应用。
差分放大电路的特点主要包括以下几个方面：1. 增益高：差分放大电路的增益通常比单端放大电路高，能够更好地放大输入信号。
这是因为差分放大电路中采用了差分放大器，通过对输入信号进行差分放大，使得输出信号的幅度得到增强。
2. 抗干扰能力强：差分放大电路能够有效地抑制来自共模信号的干扰。
共模信号是指同时作用于差分信号两个输入端的信号，如电源噪声、接地干扰等。
通过差分放大器的结构，共模信号在输入端会被抵消掉，从而减小了对输出信号的影响，提高了抗干扰能力。
3. 输出信号平衡：差分放大电路输出信号的平衡性较好。
平衡性是指在差分输出端的两个信号幅度和相位相等，差分放大电路能够保持这种平衡状态。
这样可以避免差分信号的失真，提高信号的传输质量。
4. 输入阻抗高：差分放大电路的输入阻抗较高，可以有效地减少输入信号源的负载效应。
这是因为差分放大电路采用了差分放大器的结构，输入信号通过差分输入电阻进入放大器，从而减小了对输入信号源的负载，提高了输入阻抗。
5. 输出阻抗低：差分放大电路的输出阻抗较低，可以有效地驱动负载电阻。
这是因为差分放大电路采用了差分放大器的结构，输出信号经过差分输出电阻输出，从而减小了对负载电阻的影响，提高了输出阻抗。
6. 可以实现共模反馈：差分放大电路可以通过引入共模反馈电路，实现对共模信号的抑制。
共模反馈电路通过对差分放大电路输出信号的共模部分进行反馈调节，使得输出信号的共模部分减小，进一步提高了差分放大电路的抗干扰能力和信号质量。
总结起来，差分放大电路具有增益高、抗干扰能力强、输出信号平衡、输入阻抗高、输出阻抗低等特点。
这些特点使得差分放大电路在信号放大和抗干扰方面具有优势，在实际应用中得到了广泛的应用。
通过差分放大电路的设计和优化，可以提高信号的传输质量和系统的性能。
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第一节差动放大电路
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.1.1 差动放大电路的基本结构 差动放大电路如图３-１所示。
图3-2中可以算出差模输入电阻为: Rid＝２(ｒbe+Rb) 输出电阻为： Rο＝２RC
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.3 共模输入信号与共模抑制比ＫCMR
在差动放大器两输入端同时输入一对极性相同、幅度相 同的信号称为共模输入方式。定义共模信号uic为两个输入信 号的算术平均值，即：
uic
ui1
差动放大电路及集成运算放大器
因此，其差模电压放大倍数为：
Aud
uo uid
Rc
Rb rbe
上式说明，该电压放大倍数与单管共射放大电路的电压
放大倍数相等。
这里我们用两套电路的元件实现的电压放大倍数和一套 电路相同。但该电路具有很好的超低频性能和很强的抑制零 点漂移的能力，这个问题下面还要详细讨论。
uo uo1 uo2 2uo1
差动放大电路及集成运算放大器
由图3-2可以计算出VT1、VT2的输出电压分别为：
VT1的输出电压：
uo1
Rcuid
2(Rb rbe )
VT2的输出电压：
uo 2
Rcuid
2(Rb rbe )
则差动放大电路的双端输出电压为：
uo
uo1
uo2
RCuid
Rb rbe
在一些超低频及直流放大电路中，级间耦合必须采用直 接耦合方式。直接耦合电路既能放大交流信号又能放大直流 信号，具有相当好的低频特性，所以又常称为直流放大器。 但由于其内部各级电路的静态工作点相互影响,给电路设计 和调整带来诸多不便。
多级放大电路和差分放大电路
小结： 小结：
1、多级放大器的耦合方式和指标计算 2、差分放大电路的性能分析
作业：见参考书2，P104 17
U O1 U O2 U O3 Au = ⋅ ⋅ = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 U i U i2 U i3
加以推广到n级放大器
Au = Au1 ⋅ Au2 ⋅ Au3 ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ ⋅ Aun
图6 三级阻容耦合放大电路
＋ UCC Rb C1 ＋ ＋ Ui － Rb ri
11 2
＋ UCC Rb C2 Rc
22 2
Rc
12
1
C2 ＋ V Uo
1
C3 ＋ Uo ri
＋
V
3
2
Rb
Re
1
＋ Ce
21
Re
2
1＋ Ce2Fra bibliotek(a)
(b)
图7 考虑前后级相互影响
（2） 输入电阻和输出电阻 一般说来, 多级放大电路的输入电阻就是输入级的 输入电阻, 而输出电阻就是输出级的输出电阻。由于多 级放大电路的放大倍数为各级放大倍数的乘积, 所以, 在 设计多级放大电路的输入级和输出级时, 主要考虑输入 电阻和输出电阻的要求, 而放大倍数的要求由中间级完 成。 具体计算输入电阻和输出电阻时, 可直接利用已有 的公式。但要注意, 有的电路形式, 要考虑后级对输入级 电阻的影响和前一级对输出电阻的影响。
第一级:
I BQ
U CC − U BE 14.3 = = ≈ 0.012mA Rb1 + (1 + β ) Re1 150 + 1020
I CQ = βI BQ = 50 × 0.012 = 0.61mA U CEQ ≈ U CC − I CQ Re1 = 15 − 0.61 × 20 = 2.8V
差分放大电路特点
差分放大电路特点差分放大电路是一种常用的放大电路，其特点是可以提高信号的增益，并且对输入信号进行差分放大，从而抑制共模干扰。
下面将对差分放大电路的特点进行详细解释。
1. 增益增加：差分放大电路可以通过适当的设计和调整，实现较大的电压增益。
这是因为差分放大电路采用了两个输入端口，可以将输入信号进行差分放大，从而提高了整体的放大倍数。
2. 共模抑制比高：差分放大电路还具有很好的共模抑制能力。
共模信号是指同时作用在差分放大电路的两个输入端口上的信号，常常是一些来自环境的干扰信号，例如电源噪声、电磁干扰等。
差分放大电路通过差分放大的方式，可以将共模信号抑制掉，从而提高了对差分信号的放大倍数。
3. 抗干扰能力强：由于差分放大电路对共模信号具有较好的抑制能力，因此在实际应用中可以有效地抵御各种干扰信号，提高了系统的抗干扰能力。
4. 输入阻抗高：差分放大电路的输入端口由两个晶体管组成，其输入阻抗较高。
这样可以减少外界信号对输入端口的影响，从而提高了电路的稳定性和准确性。
5. 输出阻抗低：差分放大电路的输出端口由一个放大器组成，其输出阻抗较低。
这样可以减少输出信号接收端的负载影响，提高了信号的传输质量。
6. 高线性度：差分放大电路的输入输出特性较为线性，可以较好地保持信号的原始特性。
这对于需要高精度放大的应用场合非常重要。
7. 幅频特性宽：差分放大电路的放大倍数在一定的频率范围内保持稳定，不会因频率的变化而产生明显的变化。
这样可以保证信号在不同频率下的放大倍数相对稳定，不会引入额外的失真。
8. 可实现可变增益：在差分放大电路中，可以通过改变输入信号的幅度来实现可变增益。
这对于一些需要根据不同场合或需求进行调整的应用来说非常方便。
差分放大电路具有增益增加、共模抑制比高、抗干扰能力强、输入阻抗高、输出阻抗低、高线性度、幅频特性宽、可实现可变增益等特点。
这些特点使得差分放大电路在各种电子设备中得到广泛应用，例如音频放大器、通信系统、传感器信号处理等领域。
差分放大电路原理图
差分放大电路原理图
差分放大电路是一种常见的电路拓扑结构，用于将输入信号放大并增强其差分信号特性。
其原理图如下所示：
（以下仅对元件进行标注，无文字说明）
```
Vi1
│
▼
┌────────┐
┌──────┐ ──►│ │
│ │ ─│ Q1 │
Vi+ ─►│ Vin ├─┐ │ │
│ │ ├─►│ │
└──────┘ │ └────────┘
│ │
┌──────┐ │ │
│ │ ├─► ▼
Vi- ─►│ Vin ├─┐ │
│ │ ┌────────┐
└──────┘ ──►│ │
│ Q2 │
│ │
└────────┘
│
▼
Vo
```
该差分放大电路由两个输入端（Vi+和Vi-）和一个输出端（Vo）组成。
输入信号Vi1经过一个共射放大器Q1放大，而
输入信号Vi2经过一个共射放大器Q2放大，然后两个放大器
输出的信号通过负载电阻连接到输出端Vo。
通过调整输入信
号Vi1和Vi2的电压差异，可以实现对差分信号的放大和增强。
请注意，上述原理图没有标题。
原理图中各元件的具体参数和数值，以及其他详细的性能参数和计算公式等不在此范围内，因此不在原理图中进行说明。
差分输入单端输出放大器电路图
差分输入单端输出放大器电路图2012年07月10日13:56 来源：Linear Technology 作者：秩名我要评论(0)该电路是一款用于将一个差分输入转换为一个单端输出的电路。
当增益等于 1 时 (R1 = R2 = 604W 和 VOUT = V2 – V1)，输入参考差分电压噪声为 9nV/√Hz，差分输入信噪比为 (对于位于 4MHz 噪声带宽内的输入信号)。
输入 AC 共模抑制取决于电阻器 R1 和 R3 的匹配以及LT1567 负输出转换器的增益容差 (在高达 1MHz 频率下，当电阻器匹配误差为 1% 和负输出转换器增益容差为 2% 时，共模抑制至少为 40dB)。
怎样采用多种单端信号驱动低功率的16 位ADC来源：凌力尔特公司作者：Guy Hoover2013年07月23日 09:26分享订阅[导读]匹配传感器输出和 ADC 输入范围可能很难，尤其是要面对当今传感器所产生的多种输出电压摆幅时。
本文为不同变化范围的差分、单端、单极性和双极性信号提供简便但高性能的 ADC 输入驱动器解决方案，本文的所有电路採用了 LTC2383-16 ADC 单独工作或与 LT6350 ADC 驱动器一起工作来实现 92dB SNR。
关键词：LTC2383-16ADC凌力尔特匹配传感器输出和 ADC 输入范围可能很难，尤其是要面对当今传感器所产生的多种输出电压摆幅时。
本文为不同变化范围的差分、单端、单极性和双极性信号提供简便但高性能的 ADC 输入驱动器解决方案，本文的所有电路採用了 LTC2383-16 ADC 单独工作或与 LT6350 ADC 驱动器一起工作来实现 92dB SNR。
LTC2383-16 是一款低噪声、低功率、1Msps、16 位 ADC，具备±的全差分输入范围。
LT6350 是一款轨至轨输入和输出的、低噪声、低功率单端至差分转换器/ADC 驱动器，具备快速稳定时间。
模拟电子技术综合复习题(有答案)
《模拟电子技术》复习题综合（第1、2章）一、 选择题1、在本征半导体中掺入微量的 D 价元素，形成N 型半导体。
A.二B.三C.四D.五2、在N 型半导体中掺入浓度更大的 C 价元素，变成为P 型半导体。
A.二B.三C.四D.五3、在本征半导体中，自由电子浓度 B 空穴浓度。
A.大于B.等于C.小于4、在P 型半导体中，自由电子浓度 C 空穴浓度。
A.大于B.等于C.小于5、本征半导体温度升高以后， C 。
A.自由电子增多，空穴数基本不变B.空穴数增多，自由电子数基本不变C.自由电子数和空穴数都增多，且数目相同D.自由电子数和空穴数都不变6、空间电荷区是由 C 构成的。
A.电子B.空穴C.离子D.分子7、PN 结加正向电压时，空间电荷区将 A 。
A. 变窄B. 基本不变C. 变宽D. 无法确定 8、设二极管的端电压为U ，则二极管的电流方程是 C 。
UT U U I e C. )1e (S －T U U I D. I S 。
C.反向击穿、当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为 B 。
A. 前者反偏、后者也反偏 B. 前者正偏、后者反偏C. 前者正偏、后者也正偏D. 前者反偏、后者正偏11、当温度升高时，二极管的反向饱和电流将 A 。
A. 增大B. 不变C. 减小D. 都有可能12、工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12μA 增大到22μA 时，I C 从1mA 变为2mA ，那么它的β约为 C 。
A. 83B. 91C. 100D. 1013、当场效应管的漏极直流电流I D 从2mA 变为4mA 时，它的低频跨导g m 将 A 。
A.增大 B.不变 C.减小 D. 都有可能 14、晶体管是 A 器件。
A.电流控制电流B.电流控制电压C.电压控制电压D.电压控制电流 15、实践中，判别晶体管是否饱和，最简单的方法是测量 D 。
A.I BB.I CC.U BED.U CE16、在正常放大的电路中，测得晶体管三个电极的对地电位如图所示，试判断管子的类型和材料。
模拟电路课后习题答案
◆◆ 习题 3-2 若某一放大电路的电压放大倍数为100倍，则其对数电压增益是多少分贝？另一放大电路的对数电压增益为80dB ，则其电压放大倍数是多少？解：如100||=u A ，则40||lg 20=u A ；如80||lg 20=u A ，则10000||=uA 。
本题的意图是了解电压放大倍数与对数电压增益之间的关系。
◆◆ 习题 4-2 在图P4-1所示的电路中：① 三极管的最大功耗等于多少？② 流过三极管的最大集电极电流等于多少？③ 三极管集电极和发射极之间承受的最大电压等于多少?④ 为了在负载上得到最大输出功率P om ，输入端应加上的正弦电压有效值大约等于多少？解：① W W P P om CM 45.025.22.02.0=⨯=>② A A R V I L CC CM 75.086==>③ V V V U CC CEO BR 12622)(=⨯=>④ 因为互补对称电路中无论哪个三极管导电，电路均工作在射极跟随器状态，1≈u A ，而略小于1，故V V V U U CC cem i24.42622≈=≈≈。
本题的意图是了解OCL 互补对称电路中功率三极管极限参数的估算方法。
◆◆ 习题 4-3 在图P4-3所示互补对称电路中，已知V CC 为6V ，R L 为8Ω，假设三极管的饱和管压降U CES ＝1V ，① 估算电路的最大输出功率P om ；② 估算电路中直流电源消耗的功率P V 和效率η。
将本题的估算结果与习题4-1进行比较。
解：①W W R U V P Lcem CCom 25.082)13(2)2(22=⨯-=-=如忽略U CES ，则W W R V P L CC om 5625.0886822=⨯=≈② W W R V P L CC V 716.0826222≈⨯=≈ππ %92.34716.025.0≈==V om P P η如忽略U CES ，则%56.78716.05625.0≈==V om P P η 可见，在同样的VCC 和RL 之下，OCL 电路的Pom 比OTL 电路大得多（大约为4倍）。
电路与电子技术基础总复习题及解 (1)
总复习题及解总复习题及解一、问 答第一章答题1. 电流与电压为关联参考方向是指什么？答：电流参考方向（箭头方向）与电压降参考方向（“+”到“-”的方向）一致的方向。
第二章答题1. 应用叠加定理时，理想电压源不作用时视为短路，理想电流源不作用时视为 开路。
2、求含有受控源单口网络的戴维南（诺顿）等效电路的内阻时，屏蔽掉电源后须用 外施电压、电流 法求得。
第三章答题1、对于电容C 和电感L ，电压和电流间的关系为：，2、换路定律是指： 3、全响应解的两种表达式：（1）全响应=（零输入响应）+（零状态响应） （2）三要素法： 第四章答题1、直流电路中，感抗为0，容抗为无穷大。
2、正弦电压u(t) =2U cos (?t + ?u )对应的相量表示为uUUθ∠=•。
3、任意一个相量乘以j相当于该相量逆时针旋转90o 。
4、三相对称电源星型联结，相、线电压的关系为相电压是线电压的31倍，且相电压滞后对应线电压30°。
对称电源△接线时，线电流、相电流之间关系为线电流等于3倍相电流，相位滞后对应相电流30°。
5、电阻元件的电压电流的有效值满足：U=IR，关联参考方向下电压和电流同相位，即第五章答题无第六章答题1、本征半导体电子浓度等于空穴浓度；N型半导体的电子浓度大于空穴浓度；P型半导体的电子浓度小于空穴浓度。
2、场效应管属于电压控制型器件，晶体三极管则属于电流控制器件。
3、晶体三极管工作在放大状态时，应使发射结正向偏置；集电结反向偏置。
4、稳定二极管稳压时是处于反向偏置状态，而二极管导通时是处于正向偏置状态。
5、 PN结的单向导电性，就是PN结正偏时导通，反偏时截止。
6、当温度升高时，三极管的集电极电流Ic 增加，发射结压降U BE减小。
第七章答题1、共模抑制比K CMR是差模放大倍数与共模放大倍数（绝对值）之比。
2、抑制温漂（零漂）最常用的方法是采用差放电路。
3、差分放大电路能够抑制共模信号，放大差模信号。
模电实验五差分式放大电路实验报告
模电实验五差分式放大电路实验报告一、实验目的1.学习差分输入放大电路的基本原理；2.掌握差分输入放大电路的工作特性以及参数计算方法；3.了解差分输入放大电路的应用场景。
二、实验仪器和器件1.示波器；2.信号发生器；3.功率放大器；4.电阻箱；5.电容；6.芯片等。
三、实验原理差分式放大电路是一种常见的放大电路，其输入端分别连接两个输入信号，输出端是两个输入信号的差值经过放大后的输出信号。
差分输入放大电路主要由差动输入级、差动放大级和输出级组成。
差动输入级是差分放大电路的核心部分，一般由一个差动对组成。
差动对由两个晶体管组成，它们的集电极或漏极通过电流源连接在一起。
其中一个晶体管的基极或栅极输入信号，另一个晶体管的基极或栅极输入其负反馈信号。
这样，当输入信号变化时，两个晶体管的工作状态会相应改变，产生一个差电流，从而使输出电压发生变化，从而实现差动放大。
差动放大级主要负责将差动输入信号放大，使得输入信号的微小变化可以在输出端得到放大。
在差动放大级中，使用了共射或共源放大电路，将差动对的差分电流经过共射或共源放大，增加输出信号的幅度。
输出级是差分放大电路的最后一级，其主要功能是将差动放大电路的输出信号变为单端输出信号。
在输出级中，可以通过改变集电阻或漏极负载来实现不同的放大增益和输出阻抗。
四、实验内容1.搭建差分输入放大电路；2.测量并记录输入信号和输出信号；3.分析实验数据，计算电路的放大增益和输入输出阻抗；4.探索差分输入放大电路在信号处理中的应用。
五、实验步骤1.搭建差分输入放大电路，调整电阻和电容的数值以及芯片的型号；2.连接示波器，设置输入信号的频率、幅度和波形；3.测量输入信号和输出信号；4.记录实验数据并计算电路的放大增益和输入输出阻抗；5.根据实验结果分析差分输入放大电路的性能；6.进一步探索差分输入放大电路在信号处理中的应用。
六、实验结果分析根据实验测量得到的数据，可以计算差分输入放大电路的放大增益和输入输出阻抗。
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
差动放大电路 (课件)
由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状 虚断 态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚假开路，简称虚断。 虚短 在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端 视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。 虚地 如将运放的同相端接地V+=0，则V-=0,即反相端是一 个不接“地”的“地”，称为“虚地”
4.共模抑制比CMRR=∞;
5.开环带宽BW=∞;
6.失调、漂移和内部噪声为零。
二、理想运放的工作状态及其特点
IVV+ I+
Vo + Vo VOH 理想
VOH为正向输出饱和电压 VOL为负向输出饱和电压
其数值接近运放的正负
电源电压 分析应用电路 的工作原理时， 首先要分清运 放工作在线性 区还是非线性 区。
2rbe
1 ( Rc // RL ) 2 rbe
( Rc // RL )
2rbe
2rbe
2rbe
1 [rbe (1 )2ro ] 2
2Rc Rc
1 [rbe (1 )2ro ] 2 Rc 2R
c
集成运算放大器概述
集成运算放大器结构特点
集成运算放大器组成及各部分作用 集成运算放大器主要参数 理想集成运算放大器及两个工作区域
1 R L 2 R b rbe
C1为反向输出端,C2为同向输出端
rid=2(Rb+rbe)
rod ≈ Rc
3.对共模信号的抑制作用分析 Uic1=Uic2=Uic
工作原理
Ibc1=Ibc2 Iec1=Iec2
流过Ree上的电流： Iec=Iec1+Iec2=2 Iec1 Ree上的电压：URee=Iec12Ree 画交流通路时，单管射极电阻应为2Ree。 Uic1 Rb
差分放大电路实验
差分放大电路实验一、实验目的(1)掌握差分放大电路的基本结构。
(2)了解差分放大电路抑制共模信号的原理。
(3)熟悉差分放大电路零点调整方法。
(4)掌握差分放大电路主要性能指标的测量。
二、实验仪器直流稳压电源、数字示波器、低频波形发生器、数字万用表。
三、实验原理(1)实验电路。
1.实验电路差分放大电路能够抑制共模信号，克服由温度和电源电压变化引起的零点漂移。
图2.11是双端输入双端输出差分放大电路，可以看作由两个完全对称的共射放大电路组成。
Rs1、Rs2和Rw1网络用于从浮地输入vs产生差模信号输入Vi。
发射极采用电阻Re或电流源，可以抑制单管的零漂，防止双管同时饱和或截止，其结构类似射极分压偏置共射电路，即使电路处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。
平衡电位器Rw用于调零，在零输入的情况下，保证输出电压为零，消除电路不完全对称引起的失调。
温度、电源电压变化对放大电路的影响，可以等效为在两个三极管输入端加入一对大小和相位都相同的共模信号。
因为电路对称，两个三极管在共模信号作用下，集电极电位变化相同，其双端输出电压Vo为0，说明差分电路对共模信号无放大能力，从而达到克服零漂的目的。
当输入一对大小相同、相位相反的差模信号时，由于两个三极管是反向变化的，T1管的集电极电位升高时，T2管的集电极电位必然下降，因此vo产生输出电压，说明差分电路对差模信号有放大能力。
如果输入信号既非共模又非差模，则可将其分解为共模分量与差模分量的叠加，则其差模成分得到放大，共模成分得到抑制。
2.差模电压增益双端输出时：2)12//(V V id od W be L C vd R r R R A ββ++-==（） 单端输出时2)1//(21W be L C vd R r R R A ββ++⋅-=（） 3. 共模电压增益双端输出时，共模电压增益为0单端输出时：)22()1//(v v ie oc1e W be L C vd R R r R R A +⋅++-==ββ（） 4. 共模抑制比双端输出时，共模抑制比无穷大。
电子技术课后习题详解
习题解答【1-1】填空：1．本征半导体是，其载流子是和。
两种载流子的浓度。
2．在杂质半导体中，多数载流子的浓度主要取决于，而少数载流子的浓度则与有很大关系。
3．漂移电流是在作用下形成的。
4．二极管的最主要特征是，与此有关的两个主要参数是和。
5．稳压管是利用了二极管的特征，而制造的特殊二极管。
它工作在。
描述稳压管的主要参数有四种，它们分别是、、、和。
6．某稳压管具有正的电压温度系数，那么当温度升高时，稳压管的稳压值将。
7．双极型晶体管可以分成和两种类型，它们工作时有和两种载流子参与导电。
8．场效应管从结构上分成和两种类型，它的导电过程仅仅取决于载流子的流动；因而它又称做器件。
9．场效应管属于控制型器件，而双极型晶体管是控制型器件。
10．当温度升高时，双极性晶体管的β将，反向饱和电流I CEO将，正向结压降U BE将。
11．用万用表判断电路中处于放大状态的某个晶体管的类型与三个电极时，测出最为方便。
12．晶体管工作有三个区域，在放大区时，应保证和；在饱和区，应保证和；在截止区，，应保证和。
13．当温度升高时，晶体管的共射输入特性曲线将，输出特性曲线将，而且输出特性曲线之间的间隔将。
解：1.完全纯净的半导体，自由电子，空穴，相等。
2.杂质浓度，温度。
3.少数载流子，(内)电场力。
4.单向导电性，正向导通压降U F和反向饱和电流I S。
5.反向击穿特性曲线陡直，反向击穿区，稳定电压（U Z），工作电流（I Emin），最大管耗（P Zmax）和动态电阻（r Z）6.增大;7.NPN，PNP，自由电子，空穴(多子，少子)。
8.结型，绝缘栅型，多数，单极型。
9.电压，电流。
10.变大，变大，变小。
11.各管脚对地电压;12.发射结正偏，集电结反偏；发射结正偏，集电结正偏；发射结反偏，集电结反偏。
13.左移，上移，增大.。
【1-2】在图1-2的各电路图中，E =5V ，u i =10t ωsin V ，二极管D 视为理想二极管，试分别画出输出电压u o 的波形。
运算放大器差分输入电路设计
运算放大器差分输入电路设计运算放大器差分输入电路是一种常用的电路设计，用于信号放大和差分输入信号的放大。
本文将详细介绍运算放大器差分输入电路的设计原理、电路结构和特点。
一、设计原理差分输入电路是指通过两个输入信号引入放大器的电路。
运算放大器是一种差分放大器，具有高放大倍数、高输入阻抗和低输出阻抗的特点。
差分输入电路可以将两个输入信号的差值放大，其差分模式增益可以达到很高，而共模模式增益非常低。
因此，差分输入电路可以消除共模干扰，提高系统的抗干扰能力。
二、电路结构运算放大器差分输入电路由两个输入电阻和运算放大器组成。
输入电阻用于限制输入信号的电流，保持输入电流的稳定性。
运算放大器通常采用差分放大器结构，由输入差动对、差动放大电路和输出级组成。
输入差动对由两个晶体管Q1和Q2组成，其基极分别接入两个输入端IN+和IN-。
差动放大电路通过放大输入信号的差值，形成差分放大的作用。
输出级根据需要选择不同的电路结构，如共射、共基等。
三、设计步骤1.确定设计指标：根据实际需求确定差分输入电路的放大倍数、带宽、输入电阻和输出电阻等指标。
2.选择运算放大器：根据设计指标选择适合的运算放大器。
常用的运算放大器有通用型运算放大器、精密型运算放大器和高速型运算放大器等。
根据实际需求选择合适的运算放大器。
3.计算电阻值：根据输入电流和输入电压，计算输入电阻的取值。
输入电阻的取值决定了输入信号的电流和电压之间的关系。
4.选择合适的电阻：根据计算得到的电阻值，选择合适的电阻。
电阻的选择要考虑功率、精度和稳定性等因素。
5.进行电路布局：将运算放大器、输入电阻和输出级进行布局，满足电路的连接要求。
6.进行电路仿真：通过电路仿真软件进行电路仿真，验证差分输入电路的性能和稳定性。
7.调试电路：根据仿真结果调试电路，使差分输入电路达到设计要求。
8.进行性能测试：通过实际测试，验证差分输入电路的性能，如放大倍数、带宽和输入输出阻抗等。
四、特点1.高放大倍数：差分输入电路利用运算放大器的差分放大特性，可以获得很高的放大倍数。
差分放大电路 共模输入电压范围
差分放大电路共模输入电压范围下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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第5章差分放大电路
第5章 差分放大电路内容提要：本章介绍差分放大电路，包括差分放大电路的组成、差分放大电路的输入和输出方式、差分放大电路的静态计算和动态计算。
概述差分放大电路（简称差放）就其功能来讲，是放大两个输入信号之差。
由于它具有优良的抑制零点漂移的特性，因此成为集成运放的要紧组成单元。
在电子仪器和医用仪器中经常使用差分放大电路做信号转换电路，将双端输入信号转换为单端输出或将单端输入信号转换为双端输出。
5.1.1 差分放大电路的组成差分放大电路是一种对称结构的放大电路，差分放大电路是由两个特性相同的三极管VT 1、VT 2组成的对称电路，两部份之间通过射极公共电阻R e 耦合在一路。
在差分放大电路的电路图（图5-1-1）中。
R s1、R s2为VT 1、VT 2确信适合的静态工作点。
采纳双电源供电形式，可扩大线性放大范围。
差分放大电路的电路如图5-1-1所示。
+-i1u i2u图5-1-1 差分放大电路差分放大电路是对称电路。
对称电路的含义是两个三极管VT 1、VT 2的特性一致，电路参数对应相等。
即βββ==21BE BE2BE1U U U == be be2be1r r r ==c c21c R R R ==s s21s R R R == 5.1.2 差分放大电路的输入和输出方式差分放大电路一样有两个输入端：反相输入端和同相输入端，如图5-1-1所示。
在输入端A 输入极性为正的信号u i1，输出信号u o 的极性与其相反，称该输入端A 为反相输入端。
在输入端B 输入极性为正的信号i2u ，而输出信号u o 的极性与其相同，称该输入端B 为同相输入端。
极性的判定以图中确信的正方向为准。
信号从三极管的两个基极加入称为双端输入；信号从三极管的一个基极对地加入称为单端输入。
差分放大电路一样有两个输出端：集电极C 1和集电极C 2。
从集电极C 1和集电极C 2之间输出信号称为双端输出，从一个集电极对地输出信号称为单端输出。
差动放大电路
差动放大电路一、概述差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。
特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。
基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。
设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。
二、基本电路图差动放大电路的基本电路图上图为差动放大电路的基本电路图[1]三、差动放大电路的工作原理1、差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。
它的工作原理是：当输入信号Ui=0时，则两管的电流相等，两管的集点极电位也相等，所以输出电压Uo=UC1-UC2=0。
温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降，由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。
它的放大作用（输入信号有两种类型）（1）共模信号及共模电压的放大倍数 Auc共模信号---在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。
如图（2）所示共模信号的作用，对两管的作用是同向的，将引起两管电流同量的增加，集电极电位也同量减小，因此两管集电极输出共模电压Uoc为零。
因此：。
于是差动电路对称时，对共模信号的抑制能力强字串3（2）差模信号及差模电压放大倍数 Aud差模信号---在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。
如图（3）所示差模信号的作用，由于信号的极性相反，因此T1管集电极电压下降，T2管的集电极电压上升，且二者的变化量的绝对值相等，因此：此时的两管基极的信号为：所以：，由此我们可以看出差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。
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4.共模抑制比KCMR （Common Mode Rejection Ratio）
衡量放大差模信号和抑制共模干扰的能力，是差分放大器的 一个重要指标。 A
K CMR
d
Ac
Avd 20 lg Avc
工程中一般还是用对数表示 K CMR
dB
双端输出时， Ac 近似为 0 ，KCMR可认为等于无穷大。
退出
4．共模抑制比KCMR
2 g m Rd K CMR (dB) 20lg ( Rd1 Rd 2 )is
只要电路对称，KCMR将会相当大。
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I S 2 I S1 2 I S2
每一个MOS管的漏极电流为
VEE
I D1 I D 2 g mVGS I S / 2
由于 I S I S1 I S 2 所以MOS管的漏极电压为 VD VDD I D1 Rd VDD I D 2 Rd 考虑到源极电流和漏极电流之间的关系，静态时的差分输出电压为零。
因此可把电路画成右图所示，两个三极管相当于独立的电路。
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共模放大分析（对称状态）
设输入的共模信号为直流信号vICOM，如图所示，则每个三极 VCC 管的共模信号输出为： iB ( vICOM vE ) / rbe iC 2 R R iC1
vE VEE 2 Re ( 1)iB T1 vOCOM vOCOM T2 iB ( vICOM vEE ) /( rbe 2( 1) Re ) v vICOM ICOM 2 Re 2 Re iC iB vOCOM VCC RciC VEE VEE Rc ( vICOM vEE ) vOCOM VCC 若 rbe 2 Re ( 1) ， rbe 2( 1) Re Rc ( vEE vICOM ) 且 1 ，则有 vOCOM VCC 2 Re 由此可以看出，差分放大电路（对称状态）允许有较高的直 流共模电压输入，而不会影响其正常工作。
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6-5-2
场效应管组成差分放大电路分析
Rd vI 1 iD1 T1
T
用场效应管组成的差分电路是目前模拟 集成电路的基本电路模块，性能好于三 极管差分放大电路（输入电阻高、偏置 电流小、功耗低、工作频率高等）。 场效应管差分电路基本结构如图所示： 有两个输入端和两个输出端，输 出端的电位差作为输出信号，是 对两输入信号之差的放大结果。 同时，电路中两个MOS管连接到 了一个由MOS场效应管T形成的 电流源上，这个电流源的电流值 受电压VG 控制，如果 VG 不变，这 个电流源就是恒定的。
viCOM rbe1ib1 2 Re1 ( 1 1)ib1
rB1 rbe1 2 Re1 ( 1 1) voCOM1 Rc11ib1
T1
T2 Rc ic 2 Re
rbe viCOM
viCOM
rbe
2 Re
ic R
c
voCOM voCOM
viCOM Rc11 rB1 Rc 2 2 Rc11 vo voCOM1 voCOM2 ( )viCOM rB2 rB1 rbe1 rbe 2， Re1 Re 2 ,rbe 2 Re ( 1) ， 1 ，则 若 1 2 ， viCOM vo ( Rc 2 Rc1 ) 2 Re Rc 2 Rc 2 Ac 因此电路不对称时，共模输入信号的放大倍数为： 2 Re
(VCC iC1Rc1 ) (VCC iC2 Rc 2 )
( 1iB1 Rc1 2iB2 Rc2 )
vB rB i 是三极管电路的输入电阻，则 vI 1 B 2 Rc2 1Rc1 vO r vI1 r vI 2 B2 B1
当电路满足对称条件时
c
c
退出
共模放大分析（对称状态）
如果输入为交流共模信号，可以得到等效电路图如图所示：
Rc
vICOM 2 Re
iC1
VCC iC 2
Rc
vICOM 2 Re
T1 vOCOM vOCOM T2
viCOM rbeib 2 Re ( 1)ib voCOM Rc ib
voCOM Rc viCOM rbe 2 Re ( 1)
Rc T1
iC1
vO
VCC iC 2 T2 Re VEE
Rc vI 2
vO r (vI1 vI 2 ) B
退出
Rc
如果输入为交流信号，设输入信号为vI1=v1+vCOM和vI2=v1+vCOM， 其中vCOM是共模信号，v1和v2是差模信号，则放大电路的输出为： VCC Rc vO r ( v2 v1 ) iC 2 R B Rc iC1 c vO 在电路和三极管对称时，共模信号在 T2 T1 差分放大器的输出端消失了，差分放 v vI 2 I1 大器只对差模信号进行了放大。因此 Re 能很好地抑制零点漂移现象。 VEE 差模放大倍数为： Ad r B
Rc
vICOM 2 Re
iC1
VCC iC 2
Rc
vICOM 2 Re
Re越大，抑制共模能力越强。 电路对称时，差分电路对共模 输入信号的放大倍数为：
Rc Ac1 Ac 2 2 Re
T1 vOCOM vOCOM T2 VEE
VEE
Ac 0
退出
共模放大分析（不对称状态）
当电路的参数不对称时，输入为交流共模信号，有
VDD iD 2
vO T2
Rd vI 2
VEE
VG
耗尽型场效应管差分放大器电路
退出
1．静态工作点分析
当两个输入端均接地时，两个MOS管均 处于稳定的放大工作状态
VG1 VG 2 0
Rd vI 1
iD1 T1
T
VDD iD 2
vO
Rd vI 2
源极电流是固定的，假设管子的参数完 全相同，则
T2 VG
vi1 v1 vCOM
vi 2 v2 vCOM
VEE
VG
其中 vCOM 是共模信号，v1 和
v2 为差模信号，得到：
vo 所以差模放大倍数为 Ad v g m Rd i
vo g m Rd (v2 v1 )
退出
3．共模放大分析
对于共模输入信号，两个MOS 管处于对称状态，电流源电流 为
退出
2．差模放大分析
根据电路图，两个MOS管的差分输出电压是
vo vo vo (id1 id 2 )Rd
两个MOS管对称（参数相同）时，有
Rd vI 1
iD1 T1
T
VDD iD 2
vO T2
Rd vI 2
vo g m Rd (vi2 vi1 )
设两个输入信号分别为
iS vICOM
Rd
vOCOM vO COM VDD RDiS / 2
iS
VEE
退出
VEE
如果输入的是交流共模小信号时，考虑到电源对交流信号短路， T1 T2 等效电路如图所示： g g d d id 1 两个管子的源极电流同 id 2 vO COM 时增加或减少，所以 s viCOM s viCOM v Rd Rd O COM
信号输出可以： 双端输出的信号为两个输出信号之差，因此叫差分放大器 单端输出为两个输出端之一作为输出信号。
退出
1．静态工作点分析
输入信号置零，两个输入端均接地
VE 0.7V
Rc vI 1
iC1 T1
vO
VCC iC 2
T2
Rc
vI 2
I Re ( 0.7 VEE ) / Re
由于管子参数相同，所以每个三极管的 发射极电流为
为了既放大直流也放大交流， 抑制零点漂移，
——差分放大电路
退出
6-5-1 三极管组成的差分放大电路分析
电路对称： 两个三极管的参数相同，电阻值 相同，都工作在线性区。 VCC 为正电源， VEE为负电源
Rc vI 1 T1
iC1
vO
VCC iC 2
T2 Re VEE
Rc vI 2
输入信号分为： 差模信号—两个输入信号大小相等、极性相反 共模信号—两个输入信号大小相等、极性相同。
Rd vI 1
iD1 T1
T
VDD iD 2
vO T2
Rd vI 2
is is1 is 2 2is1 2is 2
两个MOS管相当于独立的电路， 等效电路如图所示： 如果输入的共模信号为直流信号，则 每个MOS管的共模信号输出为：
VEE
VG
VDD Rd iD1
T1
vICOM
VDD
iD 2 vO T2
6-5 差分放大电路
主要内容
1. 三极管组成的差分放大电路分析
差模放大分析 共模放大分析 共模抑制比
2. 场效应管组成的差分放大电路分析
退出
直接耦合放大电路： 前一级的静态输出是后一级电路的输入，静态工作点会逐级提高。 阻容耦合放大电路： 消除了前后级放大电路的静态工作点的相互影响，但是只能对交流信号进行 放大，不能对直流信号进行放大。 零点漂移： 在直接耦合放大电路中，即使输入端短路，用灵敏的直流表测量输出端，也 会有变化缓慢的输出电压，这种输入电压为零而输出电压不为零的现象称为 零点漂移现象。元件老化、温度变化、电源电压不稳定等因素都会引起零漂， 其中温度变化时引起零漂的主要原因，因此零点漂移又称为温度漂移。
Rc
退出
3.共模放大分析（对称状态）
Rc vI 1 T1 iC1 vO VCC iC 2 T2 Rc vI 2