差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的

差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的
3.3差分放大电路 3.3.1差分放大电路的工作原理
一、差分放大电路的组成及静态分析
1、电路组成:差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。

“对
称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。

2、电路特性:
(1)差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用;
(2)差动放大电路对差模信号有放大作用;
(3)共模负反馈电阻Re的作用:?稳定静态工作点。

?对差模信号无影响。

?对共模
信号有负反馈作用:Re越大对共模信号的抑制作用越强;也可能使电路的放大能力变差。

图1
(a)电路 (b)直流通路
3、静态分析
V,U+IR EEBEQ1EE
VU,EEBEQ1I ,ERE
VU,EEBEQII ,,CQCQ122RE
U,V,IR; U,V,IRCQ1CCCQ1C CQ2CCCQ2C
u,U -U,0oCQ1CQ2
二、差分放大电路的动态分析
1、差模输入与差模特性
u ,–u i1i2
u,u –u,2uidi1i2 i1
u称为差模输入电压。

id
i,–ic2c1
i,I+i i,I+i,I-iC1CQ1c1 C2CQ2c2CQ1c1
u,V –i R,U+ uC1CCC1CCQ1o1
u,V –i R,U+ uC2CCC2CCQ2o2
u,u –u,2uodC1C2o1
图2差分放大电路差模信号输入
(a)差模信号输入 (b)差模信号交流通路
uod A,,Audud1uid
R,,CA ,udrbe
当图(a)所示电路中，两集电极之间接有负载电阻R时， L/ R,R//(R/2)LCL /R26mV26mV,,/Lrr(1)200(1),，，,,,，，,A ,bebbudI(mA)I(mA)rEQEQbe
R= 2r ; R? 2R idbeOC
例1、电路如图1所示，已知V,V,12V，R=20KΩ，R=10KΩ，R=20K CCEEECL
Ω，V、V的β=β=80，U=U=0.7V，r’=200Ω。

试求:(1)V、V的静态工作点I1212BEQ1BEQ2bb11CQ1
uo及U;(2)差模电压放大倍数A=、差模输入电阻R和输出电阻R。

CQ1udidui
VU,EEBEQ解:(1)=0.283mA II,,CQCQ122RE
U,V,IR,9.17V CQ1CCCQ1C
26mV26mV/rr(1)200(1),，，,,,，，,(2) =7.59 KΩ bebbI(mA)I(mA)EQEQ / R,R//R LCL
/R,,LA差模电压放大倍数=-52.7 ,udrbe
R= 2r =15.2 KΩ idbe
R= 2R=20KΩ OC
/例2、差分电路如图3所示，已知β=β=60，U=U=0.7V，=200Ω。

试求:(1)静态r12BEQ1BEQ2bb
uo工作点I及U;(2)差模电压放大倍数A=、差模输入电阻R和输出电阻R。

CQ1CEQ1udidui
图3
解:(1)由于基极电流很小，R上的压降很小而可以略去， B
VU,EEBEQ=0.83mA II,,CQCQ122RE
U,V,IR,U,5.9V CEQ1CCCQ1CEQ
26mV26mV/rr(1)200(1),，，,,,，，,(2)?2.1KΩ bebbI(mA)I(mA)EQEQ
,R,CA,=-120 udR，rBbe
(3) R= 2(R+r)=8.2KΩ idBbe
R= 2R=16.4KΩ OC
2、共模输入与共模抑制比
u ,u,u i1i2ic
图3差分放大电路共模信号输入
(a)共模信号输入 (b)共模信号交流通路
u,u –u,0 ocC1C2
A,u/u ucocic
如完全对称的差分电路，A,0 uc
Aud共模抑制比:K, CMRAuc
Aud用分贝表示，则为K(dB),20lg CMRAuc
一般差分放大电路的K约为60dB,较好的可达120dB。

CMR
练习题:书中96页，第1题。

3.3.2具有电流源差分放大电路
一、电流源电路
为了提高差分放大电路对共模信号的抑制能力，常采用电流源代替R。

E
图4 三极管电流源
(a)电路 (b)符号
为了提高电流源输出电流的温度稳定性,常利用二极管来补偿晶体管的U随温度变化BE对输出电流的影响,如图5(a)所示。

当二极管与晶体管发射结具有相同的温度系数时,可达到较好的补偿效果。

在集成电路中,常用晶体管接成二极管来实现温度补偿作用,如图5(b)
所示。

图2(b)所示电路中,I称为基准电流,由于I。

与I成比例,故称为比例型电流源。

REFREF
图5比例型电流源
(a) 二极管温度补偿电路 (b)比例型电流源 (c)多路电流源
V,U1CCBE I,REFR，R1
当I与I 0REF
R1相差不多时，U?U，所以 I,IBE1BE20REFR2图2(c)所示为多路输出比例电流源:
RR11; I,II,I0203REFREFRR22镜像和微电流源:
图6镜像和微电流源
(a)镜像电流源 (b)微电流源
(a)镜像电流源:
I,I0REF
(b)微电流源:
UU,12BEBEI ,0R2
用场效应管构成电流源电路:
图7 NMOS管电流源
(a)原理电路 (b)采用V代替R3
二、具有电流源的差分放大电路
图8具有电流源的差分放大电路
(a)电路 (b)简化电路
V,U4EEBEI,I, 4REFCR，R12
R2 III,,30CREFR3
、差分放大电路如图9所示，已知=0.7V, β=100，r’=200Ω。

试求:(1)电路例1UbbBEQ
uo的静态工作点U;(2)差模电压放大倍数 A=;(3)差模输入电阻R和输出电CQ2udidui
阻R。

O
图9
12,0.7I,I,解:(1)?0.7mA REFC315，1
1I,，I=0.7mA 0REF1
1III,, =0.35mA CQ1CQ202
U,U,12V,I，12=7.8V CQ1CQ2CQ1
26mV26mV/rr(1)200(1)(2) ,，，,,,，，,bebbI(mA)I(mA)EQEQ
R,,C差模电压放大倍数=-156 A,udrbe
(3)R= 2r =15.4 KΩ idbe
R= 2R=24KΩ OC
电流源电路应用:
(1) 为集成运放各级电路提供小而稳定的偏置电流。

2) 由于电流源具有直流电阻小，交流电阻大的特点，在集成运(放中作为各放大级的负
载—有源负载，目的是提高电压增益。

练习题:书中128页，第13题。

3.3.3差分放大电路的单端输入、输出方式一、单端输入
图10差分放大电路的单端输入、单端输出
(a)反相输出 (b)同相输出二、单端输出
3.3.4差分放大电路的差模传输特性及应用一、差分放大电路的差模传输特性
二、差分放大电路的应用。