模拟电子电路及技术基础(第三版) 长尾式差分放大器原理及电路分析(1A)
模电课设长尾式差分放大电路
目录1 课程设计的目的与作用 (2)2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍 (2)2.1设计任务 (2)2.1.1软件介绍 (2)3 电路模型的建立 (2)4 理论分析及计算 (3)5 仿真结果分析 (4)6 设计总结和体会 (6)7 参考文献 (6)1 课程设计的目的与作用1.加深对差分放大电路工作原理及特性的理解。
2.学会调节差分放大电路的静态工作点。
3.了解电路产生零漂的原因及抑制方法。
4.学习差分放大电路主要性能指标的测试方法。
5.掌握差分放大电路在不同输入，输出模式时差模电压放大倍数，共模电压放大倍数的测试方法。
2 设计任务、及所用multisim软件环境介绍2.1 设计任务长尾式差分放大电路在Multisim中构建一个接有调零电位器的长尾式差分放大电路如图（3.1），其中两个三极管的参数为β1=β2=50，rbb’1=rbb’2=300欧姆，调零电位器Rw的滑动端调在中间。
在Multisim中构建一个接有调零电位器的长尾式差分放大电路，利用Multisim的直流工作点分析功能测量放大电路的静态工作点，并将仿真结果与估算结果进行比较。
根据给定的电路参数，自行估算此差分电路在单端输出时的和，并将仿真结果进行比较。
2.1.1 软件介绍Multisim是Interactive Image Technologies (Electronics Workbench)公司推出的以Windows为基础的仿真工具，适用于板级的模拟/数字电路板的设计工作。
它包含了电路原理图的图形输入、电路硬件描述语言输入方式，具有丰富的仿真分析能力。
软件以图形界面为主，采用菜单、工具栏和热键相结合的方式，具有一般Windows 应用软件的界面风格，界面由多个区域构成：菜单栏，各种工具栏，电路输入窗口，状态条，列表框等。
通过对各部分的操作可以实现电路图的输入、编辑，并根据需要对电路进行相应的观测和分析。
用户可以通过菜单或工具栏改变主窗口的视图内容。
清华杨素行第三版模电第6章
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7. 差模输入电阻 rid
rid的定义是rid =
Δ UId Δ IId
用以衡量集成运放向信号源索取电流的大小。
8. 共模抑制比KCMR
它的定义是KCMR = 20lg
Aod Acd
用以衡量集成运放抑制温漂的能力。
9. 最大共模输入电压 UIcm 集成运放输入端所能承受的最大共模电压。
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第三节 集成运放的基本组成部分
偏置电路 差分放大输入级 中间级 输出级
下页 总目录
集成运放的基本组成部分
克服零 点漂移
提供电压 放大倍数
输入级
中间级
提供负载所 需功率及效
率
输出级
偏置电路
集成运放的基本组成
向各放大级 提供合适的
偏置电流
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一、偏置电路
镜像电流源是最简单、最基本的电流源，而比例电流源和微电流源都是在镜 像电流源的基础上，稍加变化、发展而得到的。
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10. 最大差模输入电压 UIdm 集成运放反相输入端与同相输入端之间能够承受的最 大电压。
11. -3dB带宽 fH Aod下降 3dB 时的频率。
12. 单位增益带宽 BWG
Aod降至 0dB 时的频率。 13. 转换速率 SR 在额定负载条件下，输入一个大幅度的阶跃信号时， 输出电压的最大变化率，单位为V/μs。
1. 镜像电流源
+VCC
IREF
VCC - UBE1 R
IC2
I REF
1 1
2
当β >>2 时
R 2IB
IC1 IB1
长尾式差分放大电路分析
长尾式差分放大电路分析
长尾式差分放大电路分析
长尾式电路：如图所示为典型的差分放大电路，由于Re接负载电源-VEE，拖一个尾巴，故称为长尾式电路。
电路参数理想对称：Rb1=Rb2=Rb，Rc1=Rc2=Rc；T1管与T2管的特性相同，β1=β2=β，rbe1=rbe2=rbe；Re为公共的发射极电阻。
1.静态分析
当输入信号uI1=uI2=0时，电阻Re中的电流等于T1管和T2管的发射极电流之和，即
由于UCQ1=UCQ2，所以uO=UCQ1-UCQ2=0。
2.对共模信号的抑制作用
利用电路参数的对称性抑制温度漂移：当电路输入共模信号时，如下图所示，基极电流和集电
利用发射极电阻Re对共模信号的抑制：利用Re对共模信号的负反馈作用，Re阻值愈大，负反馈作用愈强，集电极电位的变化愈小，差分放大电路对共模信号的抑制能力愈强。
但Re取值不能过大，它受电源电压VEE的限制。
共模放大倍数Ac：定义为
由于E点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”；又由于负载电阻的中点电位在差模信号作用下也不变，也相当于接“地”，因而RL被分成相等的两部分，等效电路如图（b）所示。
差模放大倍数Ad：定义为
由此可见，差分放大电路电压放大能力只相当于单管共射极放大电路。
差分放大电路是以牺牲一只管子的放大倍数为代价，换取了低温漂的效果。
输入电阻
共模抑制比KCMR：考察差分放大电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力。
其值愈大，电路性能愈好。
在电路参数理想对称的情况下，KCMR=∞。
模拟电子电路及技术基础(第三版)孙肖子提供课件(7_11)反馈(1)
及反馈放大器的分类
<<西电丝路云课堂>>
---孙 肖 子
放大器中的反馈 一. 反馈的基本概念及反馈放大器的 分类 二. 负反馈对放大器性能的影响 三. 负反馈放大器的分析和近似计算
一.反馈的基本概念及反馈放大器的
分类 1.反馈的基 (1). 什么是
本UoU=概UiAb=euU念U=UfbUie.∝i －UoUf
U CC
-
+ +
Ube +
Uf
V1
+
R
E1
RF
RC2
V2 RL
+
Uo
-
-
串联电压负反
RB1 Ii
+ RsIf
+
-Us
RC1
RC2
UCC
I'i
-
V1 Rf
+
- V2 Io
Uo
RL
RE1
RE2
-
并联电流负反
··
R1
R1
R3
++
Ui
-
-·
·
I
· + R7 ·+
Uf R2
R4
· UCC · - R5
UO1
器的输出量(电流或电压)，通过传输
(2). 反馈放大器的
组成框叠基 图基
基
.
Xi
＋
基(输基 基入基 基
加∑
Xf
(基基净基X基 i基'输入基信基大基号本器基A )基放基Fra bibliotek信号)
基(基反基 基馈基基 信号基反)基馈F基 基
模拟电子电路及技术基础(第三版)
作者简介
孙肖子，女，西安电子科技大学退休教授，原国家级电工电子教学基地主任，致力于教材建设和教学改 革。
赵建勋，男，西安电子科技大学电子工程学院教授、硕士生导师，研究方向：计算电磁学、射频电路系统、 微波辐射与测量系统、神经元网络形态和功能实现机理。
王新怀，男，理学博士，西安电子科技大学电子工程学院教授、博士生导师、硕士生导师，研究方向：微波 毫米波电路与系统设计、智能天线与天线组阵技术研究、基于FPGA&DSP的实时信号处理系统设计。
模拟电子电路及技术基础（第 三版）
2017年西安电子科技大学出版社出版 的图书
01 成书过程
03 教材目录 05 作者简介
目录
02 内容简介 04 教学资源
《模拟电子电路及技术基础（第三版）》是由孙肖子主编，西安电子科技大学出版社于2017年3月出版的普 通高等教育“十一五”国家级规划教材。该书可作为高等学校通信工程、电子信息工程、电气与自动化工程、测 控技术与仪器、生物医学工程、微电子、电子科学与技术等有关专业的本科生或专科生“电子线路基础”“电子 技术基础”等课程的教材或教学参考书，也可作为工程技术人员的参考书。
2017年3月，《模拟电子电路及技术基础（第三版）》由西安电子科技大学出版社出版发行。
内容简介
该教材分为十三章，内容包括：绪论、集成运算放大器的基本应用电路、基于集成运放和RC反馈网络的有源 滤波器、常用半导体器件原理及特性、双极型晶体三极管和场效应管放大器基础、集成运算放大器内部电路、放 大器的频率响应、反馈、特殊用途的集成运算放大器及其应用、集成运算放大器的非线性应用、低频功率放大电 路、电源及电源管理、模拟电路系统设计及实验案例。书后的两个附录给出了部分习题答案和专用名词汉英对照 表。
模拟电子技术基础 3.3差分放大电路PPT课件
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。
长尾式差分放大电路
长尾式差分放大电路
1 为什么要使用长尾式差分放大器
长尾式差分放大器是常见的电子电路，可以被广泛应用于模拟信号相关的领域。
长尾式差分放大器在线路设计及电脑终端的非容错性检测、及模拟信号的有效放大中发挥着重要的作用。
因此，长尾式差分放大器可以说是当今非常重要的电路设备，也是领域技术领先的技术发展方向之一。
2 长尾式差分放大器基本原理
长尾式差分放大器是一种集成放大电路，由一组放大元件构成，每个放大元件具有输入和输出电压，其中输入电压是驱动电压，并且由输入放大器把驱动电压放大；输出电压为负反馈信号，由负反馈放大器根据负反馈信号把输入电压放大。
由此可见，长尾式差分放大器把负反馈信号与输入驱动电压混合起来，从而实现信号强度的放大。
3 长尾式差分放大器使用特性
1、输入阻抗高：长尾式差分放大器的阻抗约为100~1000Ω，能有效的阻断输入信号的源本身的干扰，提高放大效率。
2、负反馈电路稳定：长尾式差分放大器具有良好的负反馈及抑制重构功能，可以使电路稳定，使其具有更低的失真及抗干扰能力。
3、电路简单：长尾式差分放大器电路较为简单，它只需要一种简单的电路组件，这样可以使得其制造成本较低，易于使用及实现。
4 结论
长尾式差分放大器具备高精度、稳定性以及低成本等特点，能够
有效的检测模拟信号的大小，因此在许多电子系统中得到广泛的应用。
它可以有效地抑制失真及提高抗干扰性，是一款性能优良的电路。
5模拟电子技术基础简明教程(第三版)杨素行_PPT课件_第五章
~+1 2 uId
~+1 2
uId
R
+ uo
VT1
VT2
Re
VEE
无负反馈。
图 5.2.8 长尾式差分放大电路
(2)静态分析
当 uId = 0 时，由于电路结构对称，故： IBQ1 = IBQ2 = IBQ，ICQ1 = ICQ2 = ICQ ，UBEQ1 = UBEQ2
= UBEQ，UCQ1 =UCQ2 = UCQ， 1= 2=
第五章 集成运算放大电路
5.1 集成放大电路的特点 5.2 集成运放的基本组成部分 5.3 集成运放的典型电路 5.4 集成运放的主要技术指标 5.5 理想运算放大器 5.6 各类集成运放的性能特点 5.7 集成运放使用中的几个具体问题
5.1 集成放大电路的特点
集成电路简称 IC (Integrated Circuit)
当 uId = 0，时
+ uId
UCQ1 = UCQ2
UO = 0
Rb1
Rc1 + uo
Rc2 Rb2
R1
~+1 2 uId
~+1 2
uId
R2
VT1
VT2
图 5.2.6 差分放大电路的基本形式
（2）电压放大倍数 VT1 和 VT2 基极输入电压大小相等，极性相反，— —称为差模输入电压(uId)。
由于 UBE1 = UBE2，VT1 与 VT2 参数基本相同，则
IB1 = IB2 = IB；IC1 = IC2 = IC
R IREF
2IB
IC2
VT1
IB1 +
UBE1
IC2 IB2
U+BE2 VT2
模拟电子技术(模电课后习题含答案)(第三版)
第1章 常用半导体器件1。
1选择合适答案填入空内.(l ）在本征半导体中加入（ A )元素可形成N 型半导体,加入（ C ）元素可形成P 型半导体。
A 。
五价 B 。
四价 C. 三价 (2)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（3)工作在放大区的某三极管，如果当I B 从12 uA 增大到22 uA 时,I C 从l mA 变为2mA ，那么它的β约为（ C ） 。
A.83 B 。
91 C 。
100（4）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 1.3电路如图P1。
2 所示，已知10sin i u t ω=(V )，试画出i u 与o u 的波形。
设二极管导通电压可忽略不计.图P1.2 解图P1。
2解:i u 与o u 的波形如解图Pl.2所示。
1.4电路如图P1.3所示,已知t u i ωsin 5=(V ）,二极管导通电压U D =0.7V .试画出i u 与o u 的波形图,并标出幅值.图P1。
3 解图P1.31。
6电路如图P1。
4所示， 二极管导通电压U D =0.7V ，常温下mV U T 26≈,电容C 对交流信号可视为短路；i u 为正弦波,有效值为10mV 。
试问二极管中流过的交流电流的有效值为多少？解：二极管的直流电流()/ 2.6D D I V U R mA =-=其动态电阻:/10D T D r U I ≈=Ω故动态电流的有效值:/1di D I U r mA =≈1。
7现有两只稳压管,稳压值分别是6V 和8V ，正向导通电压为0.7V .试问: （1）若将它们串联相接，则可得到几种稳压值？各为多少？ （2）若将它们并联相接，则又可得到几种稳压值?各为多少？解：(1)串联相接可得4种：1.4V ；14V ;6。
7V ；8.7V 。
1、两个管子都正接.（1。
长尾差分式放大电路
长尾差分式放大电路长尾差分式放大电路，也被称为差分放大器，是一种电路设计，用于放大差分信号。
这种电路常用于模拟信号处理、放大和滤波，是很多模拟电路中常用的放大器。
下面将对长尾差分式放大电路的结构、工作原理、应用及优缺点进行详细介绍。
一、长尾差分式放大电路的结构长尾差分式放大电路由两个输入端和一个输出端构成。
其中一个输入端称为非反相输入端，另一个输入端称为反相输入端。
这两个输入端的信号通过差分放大器的差分部分相减，而经过共模部分的放大，最终输出被放大的差分信号。
长尾差分式放大电路可以被分为两个主要的部分：差分放大器和共模放大器。
差分放大器通常由两个晶体管组成，它们的集电极由一个公共电阻连接。
差分放大器的输出通过一个共模放大器被放大。
这个共模放大器使用一个单端放大器的结构，其输入为差分放大器的公共电阻的中点。
二、长尾差分式放大电路的工作原理在差分放大器中，如果一个输入信号的大小增加，它的集电极电流也会增加。
它的反向电压也会随着电流的变化而变化。
另一个晶体管的集电极电流将会减小。
这种情况下，反向电压将会减小，电压差将会增加。
在一个典型的情况下，如果两个输入信号的大小相等，差分放大器的输出将为零。
不过，在实际情况中，两个信号的大小可能不完全相等，导致一定的电压差。
然而，在这种情况下，差分放大器的共模放大器可以将输入信号的共模提取出来，并输出到其它部分的电路中。
三、长尾差分式放大电路的应用长尾差分式放大电路是很多模拟电路中最为基础的放大器，它在工作中可用于各种情况下。
例如，它可以被用于滤波电路中，对输入信号进行缩放，并对特定频率进行过滤。
除此之外，在基带信号放大中也可被广泛应用，特别是在一些需要准确增益和稳定性的信号处理中。
四、长尾差分式放大电路的优缺点长尾差分式放大电路的优点是可靠并且成本低廉。
它的输入电阻高，输出电阻低，这使得差分放大器性能更优越。
它的输出是对输入的微弱变化的高度敏感，这使得它能够被高效地应用于微弱信号的放大，并具有更优秀的抗干扰能力。
1模拟电子技术基础(附答案)
第一章半导体二极管和三极管第一部分客观题1、正偏二极管端电压增加5％，通过二极管的电流（）。
A 增大约5％B 增大小于5％C 增大大于5％D 基本不变。
图1-12、图1-1可用于测量二极管的直流电阻RD 。
当图中电源电压E加倍时，RD会（）。
A 加倍B 变大C 不变D 变小3、工作在放大区的某三极管，如果当从12增大到22时，从1变为2，那么它的约为（）。
A 70B 83C 91D 1004、在本征半导体中加入（）元素可以形成N型半导体。
A 五价B 四价C 三价D 二价5、当晶体管工作在放大区时，发射结电压和集电结电压应为（）。
A 前者正偏、后者正偏B 前者正偏、后者反偏C 前者反偏、后者正偏D 前者反偏、后者反偏6、稳压管的稳压区是其工作在（）A 正向导通B 方向截止C 反向击穿7、关于晶体管特性曲线的用途，下述说法中的（）不正确。
A. 判断BJT的质量B. 估算BJT的一些参数C. 计算放大电路的一些指标D.分析放大器的频率特性8、因为N型半导体的多子是自由电子，所以它带负电。
（）9、处于放大状态的晶体管，集电极电流是多子漂移运动形成的。
（）10、若耗尽层N沟道MOS管的大于零，则其输入电阻会明显变小。
（）11、在N型半导体中如果掺入足够量的三价元素，可将其改型为P型半导体。
（）12、若测得一支BJT 的电流IB=50uA，IC=2.5 mA ,则该管的≈IC/IB=50。
（）13、工作点是指BJT 的电流和电压在其特性曲线上对应的点。
（）14、放大区IC IB。
因>>1, 故BJT适于电流放大，不适于作电压放大。
（）15、放大管集电结反向电压增大，会使集电极电流iC 增大，这是因为此时集电结对从基区扩散过来的载流子吸引力增大的结果。
（）16、PNP和NPN是一种对称结构。
因此将发射极与集电极对调使用，BJT仍然能正常放大信号。
（）17、PN结在无光照、无外加电压时，结电流为零。
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抵消零点漂移的基本思想：差动放大器的电路构成原理
RB ui1
UCC
UCC
RC
RCC
+
△UC
uo=0
△UC
RB
ui2
射极耦合电阻----
RE
共模负反馈电阻
-UEE
◆加负电源,偏置电流由-UEE供给,RB可省去;
◆共模负反馈由RE提供,即“长尾电路”,从此,
即使单边输出,漂移也可得到抑制!
差分放大器原理及电路分析
Ui2
双端输出: UO=UO1-UO2 输出
RE
-UEE
差分放大器原理及电路分析
一.差分电路的静态工作点分析
为了使放大器输入端的直流电位为零，通常都采用 正、负两路电源供电。由于V1、V2管参数相同， 电路结构对称，所以两管工作点必然相同。RL无直流电流流过.
UCC
RC
RC
RL
UC1
UC2
Uo
V1 UE V2
uo1=Au1(ui1-ui2) uo2=Au2(ui1-ui2) uo=uo1-uo2=Au(ui1-ui2)
“长尾式”差分放大器原理及电路分析
直接耦合放大器的零点漂移现象:
直接耦合的优点是所用元件少，体积小，便于集成化。 既能放大交流信号，又能放大直流信号。但在直接 耦合放大电路中，由于失去直流隔离作用，存在 零点漂移现象,即直流工作点随温度等因素变化而随机 漂动,前级漂移会被后级放大,增益越大,漂移越严重.
如何克服零点漂移现象? 人们首先想到的是”互相抵消,即相减”的方法
RB ui1
UCC RC
UCC RCC
△U+i2
但这样简单的拼接是没有意义的! 因为
◆完全依赖电路对称匹配来抵消漂移和共模干扰不完全可靠! ◆对单边输出,这样的拼接毫无作用! ◆改进的方法是引进”共模负反馈”!
I RE
-UEE
RE越大,工作点电流越小!
UE UBE 0.7V
I UE (UEE ) UEE 0.7
RE
RE
IC1Q
IC 2Q
I E1Q
I E 2Q
1 2
I
UCE1Q UCE2Q UCC 0.7 IC1Q RC
UC1Q UC 2Q UCC IC1Q RC
二.差分电路的信号放大性能分析
1.信号的分解:
目的:利用电路对称性,将双管电路简化为单管电路来计算.
2.差模放大倍数(差模增益)
△UE=0
△IE1
△IE2
差模地电位
结论:
Aud1 Aud 2
1 2
Aud
“长尾式”差分放大器原理及电路分析 (1A)
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“长尾式”差分放大器的 原理及电路分析(1A)
您清楚吗?
“长尾式”差分放大器原理及电路分析
差分放大器是应用十分广泛,且性能优越的放大器, 其主要特点是: ◆ 实现了信号相减的功能:uo=Au(ui1-ui2); ◆ 电路结构高度对称; ◆ 引入了共模负反馈;
因此有很强的抑制共模干扰和零点漂移的能力,是 直接耦合放大器,特别是集成运放的主导单元电路.
基本差动放大器如图所示。它由两个完全相同的共 射放大电路通过射极连接组成，并经公共电阻RE将 它们耦合在一起，所以也称为 射极耦合差动放大器
RC
RL
UO1
UCC RC
差动电路有两个基极输入
UO2
端和两个集电极输出端：
+
Ui1
- + U V1
Uo
-
RRoLL
+
U-oV2
单端输出: UO1或UO2到地输出