6-5差分放大电路
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6-5 差分放大电路
主要内容
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
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，不能对缓慢 变化的交流信号和直流信号进行放大。 零点漂移：在直接耦合放大电路中，即使输入端短路，用 灵敏的电压表测量输出端，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。 为了既放大直流也放大交流，抑制零点漂移——差分放大电路
且 ，1则有
vOCOM VCC
若
Rc 2 Re
rbe (vEE
VEE
2Re (，
vICOM )
1)
VEE
退出
四、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。
VCC
Rc iC1
iCຫໍສະໝຸດ Baidu2 Rc
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
-
-
+
vICOM
- 2Re
2Re -
vo
( Rc2
Rc1
)
viCOM 2Re
因此电路不对称时，共模输入信号的放大倍数为： Ac
Rc2 Rc1 2Re
退出
五、共模放大分析（不对称状态）
共模抑制比KCMR（Common Mode Rejection Ratio）
VEE
VEE
viCOM rbeib 2Re ( 1)ib voCOM Rcib
voCOM
Rc
viCOM
rbe 2Re ( 1)
若 rbe 2Re (， 1) 且 ，1则有
ib
T1
+ rbe viCOM
- 2Re
+
+
icRc v v oCOM oCOM
-
-
T2
Rc ic 2Re
- 2Re
2Re -
VEE
VEE
对于共模输入信号，当电路的参数对称时，每个三极管的射
极电压均为: UE 2Rei。E VEE
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。
退出
四、共模放大分析（对称状态）
设输入的共模信号为直流信号vICOM，讨论每个三极管的共
模信号输出。
VCC
iB (vICOM vE ) / rbe
信号输出： 双端输出的信号为两个输出信号之差，因此叫差分放大器。
退出
二、静态工作点分析
输入信号置零，两个输入端均接地。
VCC
VE 0.7V
I Re (0.7 VEE ) / Re
vI1
+
由于管子参数相同，所以每个
三极管的发射极电流为
-
IE I Re / 2 (0.7 VEE ) / 2Re
退出
一、基本结构
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。
VCC
Rc
iC1
iC 2
v + O -
Rc
v+ -I 1
T1
T2
v+ -I 2
输入信号：
Re
差模信号——两个输入信号大小相等、极性相反。 VEE 共模信号——两个输入信号大小相等、极性相同。
Rc iC1
iC 2 Rc
vE VEE 2Re( 1)iB
iB (vICOM vEE ) /(rbe 2( 1)Re )
iB
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
-
-
iB
+
vICOM
iC iB
- 2Re
2Re -
vOCOM VCC RciC
vOCOM
VCC
Rc (vICOM vEE ) rbe 2( 1)Re
(1iB1Rc1 2iB2 Rc2)
rB viBB是三极管电路的输入电阻，则
Rc iC1
+
v+ -I 1
T1 vO1
vO
1Rc1
rB1
vI1
2 Rc 2
rB2
vI
2
VCC
iC 2
vO
-
vO 2
T2
Re VEE
Rc
v+ -I 2
当电路满足对称条件时
vO
Rc
rB
(vI1
vI2 )
退出
三、差模放大分析
ib rbe +
viCOM
-
voCOM viCOM
Rc 2 Re
退出
四、共模放大分析（对称状态）
电路对称时，单管共模电压放 大倍数为：
Ac1
Ac2
Rc 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：
Ac 0
VCC
Rc iC1
iC 2 Rc
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
设输入信号为vI1=v1+vCOM和vI2=v2+vCOM，其中vCOM是共模
在 差 大 信电分器号路放只，v和大对vO1和三器差 v极的模2r是管输信RB c差对出号(模v称端进2信时消行 号v，失了1)，共了放则模，大放信差。大号分因电在放此路v+的-I1 输Rc出T1 为iC1：+ vOVC- CiC2 T2 Rc
v+ -I 2
能很好地抑制零点漂移现象。
Re
差模放大倍数为：Ad
Rc
rB
VEE
退出
四、共模放大分析（对称状态）
VCC
VCC
Rc
iC1
iC 2
v + O -
Rc
v+ -I 1
T1
T2
v+ -I 2
Re VEE
Rc iC1
iC 2 Rc
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
-
-
+
vICOM
voCOM2
Rc2 2
viCOM rB2
vo voCOM1 voCOM2 (
viCOM rB1
Rc2 2
rB2
viCOMrbe1 - 2Re1
Rc11
rB1
ic1
Rc1
)viCOM
v v oCOM oCOM
-
-
Rc2 ic2 2Re2
rbev2 iCOM
-
若 1 ，2 rbe，1 rbe2 ,Re1 Re2 ，rbe ，2R则e ( 1) 1
-
-
+
vICOM
- 2Re
2Re -
VEE
VEE
退出
五、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。
viCOM rbe1ib1 2Re1(1 1)ib1
ib1
+
T1
+
+
T2 ib2
+
rB1 rbe1 2Re1(1 1)
voCOM1 Rc11ib1 Rc11
Rc T1
iC1 + vO VE
iC 2 Rc
-
T2
vI 2 +
iB -
iRe Re iE
VEE
基极电流： IB IE /(1 )
IC IE
UCE VCC VEE IC RC 2IE Re
退出
三、差模放大分析
设输入信号为vI1和vI2，则放大电路的输出为：
vO vO1 vO2
(VCC iC1Rc1) (VCC iC2Rc2 )
主要内容
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
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，不能对缓慢 变化的交流信号和直流信号进行放大。 零点漂移：在直接耦合放大电路中，即使输入端短路，用 灵敏的电压表测量输出端，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。 为了既放大直流也放大交流，抑制零点漂移——差分放大电路
且 ，1则有
vOCOM VCC
若
Rc 2 Re
rbe (vEE
VEE
2Re (，
vICOM )
1)
VEE
退出
四、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。
VCC
Rc iC1
iCຫໍສະໝຸດ Baidu2 Rc
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
-
-
+
vICOM
- 2Re
2Re -
vo
( Rc2
Rc1
)
viCOM 2Re
因此电路不对称时，共模输入信号的放大倍数为： Ac
Rc2 Rc1 2Re
退出
五、共模放大分析（不对称状态）
共模抑制比KCMR（Common Mode Rejection Ratio）
VEE
VEE
viCOM rbeib 2Re ( 1)ib voCOM Rcib
voCOM
Rc
viCOM
rbe 2Re ( 1)
若 rbe 2Re (， 1) 且 ，1则有
ib
T1
+ rbe viCOM
- 2Re
+
+
icRc v v oCOM oCOM
-
-
T2
Rc ic 2Re
- 2Re
2Re -
VEE
VEE
对于共模输入信号，当电路的参数对称时，每个三极管的射
极电压均为: UE 2Rei。E VEE
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。
退出
四、共模放大分析（对称状态）
设输入的共模信号为直流信号vICOM，讨论每个三极管的共
模信号输出。
VCC
iB (vICOM vE ) / rbe
信号输出： 双端输出的信号为两个输出信号之差，因此叫差分放大器。
退出
二、静态工作点分析
输入信号置零，两个输入端均接地。
VCC
VE 0.7V
I Re (0.7 VEE ) / Re
vI1
+
由于管子参数相同，所以每个
三极管的发射极电流为
-
IE I Re / 2 (0.7 VEE ) / 2Re
退出
一、基本结构
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。
VCC
Rc
iC1
iC 2
v + O -
Rc
v+ -I 1
T1
T2
v+ -I 2
输入信号：
Re
差模信号——两个输入信号大小相等、极性相反。 VEE 共模信号——两个输入信号大小相等、极性相同。
Rc iC1
iC 2 Rc
vE VEE 2Re( 1)iB
iB (vICOM vEE ) /(rbe 2( 1)Re )
iB
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
-
-
iB
+
vICOM
iC iB
- 2Re
2Re -
vOCOM VCC RciC
vOCOM
VCC
Rc (vICOM vEE ) rbe 2( 1)Re
(1iB1Rc1 2iB2 Rc2)
rB viBB是三极管电路的输入电阻，则
Rc iC1
+
v+ -I 1
T1 vO1
vO
1Rc1
rB1
vI1
2 Rc 2
rB2
vI
2
VCC
iC 2
vO
-
vO 2
T2
Re VEE
Rc
v+ -I 2
当电路满足对称条件时
vO
Rc
rB
(vI1
vI2 )
退出
三、差模放大分析
ib rbe +
viCOM
-
voCOM viCOM
Rc 2 Re
退出
四、共模放大分析（对称状态）
电路对称时，单管共模电压放 大倍数为：
Ac1
Ac2
Rc 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：
Ac 0
VCC
Rc iC1
iC 2 Rc
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
设输入信号为vI1=v1+vCOM和vI2=v2+vCOM，其中vCOM是共模
在 差 大 信电分器号路放只，v和大对vO1和三器差 v极的模2r是管输信RB c差对出号(模v称端进2信时消行 号v，失了1)，共了放则模，大放信差。大号分因电在放此路v+的-I1 输Rc出T1 为iC1：+ vOVC- CiC2 T2 Rc
v+ -I 2
能很好地抑制零点漂移现象。
Re
差模放大倍数为：Ad
Rc
rB
VEE
退出
四、共模放大分析（对称状态）
VCC
VCC
Rc
iC1
iC 2
v + O -
Rc
v+ -I 1
T1
T2
v+ -I 2
Re VEE
Rc iC1
iC 2 Rc
+
vICOM
+
+
T1 vOCOM vOCOMT2
-
-
+
vICOM
voCOM2
Rc2 2
viCOM rB2
vo voCOM1 voCOM2 (
viCOM rB1
Rc2 2
rB2
viCOMrbe1 - 2Re1
Rc11
rB1
ic1
Rc1
)viCOM
v v oCOM oCOM
-
-
Rc2 ic2 2Re2
rbev2 iCOM
-
若 1 ，2 rbe，1 rbe2 ,Re1 Re2 ，rbe ，2R则e ( 1) 1
-
-
+
vICOM
- 2Re
2Re -
VEE
VEE
退出
五、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。
viCOM rbe1ib1 2Re1(1 1)ib1
ib1
+
T1
+
+
T2 ib2
+
rB1 rbe1 2Re1(1 1)
voCOM1 Rc11ib1 Rc11
Rc T1
iC1 + vO VE
iC 2 Rc
-
T2
vI 2 +
iB -
iRe Re iE
VEE
基极电流： IB IE /(1 )
IC IE
UCE VCC VEE IC RC 2IE Re
退出
三、差模放大分析
设输入信号为vI1和vI2，则放大电路的输出为：
vO vO1 vO2
(VCC iC1Rc1) (VCC iC2Rc2 )