差分放大电路

1、差分放大电路差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因二、长尾式差分放大电路的组成二、长尾式差分放大电路的组成三、输入输出信号三、输入输出信号 四、抑制零点漂移的基本原理四、抑制零点漂移的基本原理五、五、长尾式差分放大电路的分析长尾式差分放大电路的分析六六、差分放大电路的四种接法、差分放大电路的四种接法七七、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路八、差分放大电路的改进八、差分放大电路的改进一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因1. 1. 什么是零点漂移现象什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。产生原因：温度变化，直流电

2、源波动，元器件老化。其中晶产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法：克服温漂的方法：最有效的措施之一就是采用差分放大电最有效的措施之一就是采用差分放大电路。路。 该电路由两个结构和参数完全相同的共射放大电该电路由两个结构和参数完全相同的共射放大电路组成，要求三极管特性和参数完全一致。电路有两路组成，要求三极管特性和参数完全一致。电路有两个电源个电源VCC和和VEE,两个输入端和两个输出端。两个输入端和两个输出端。二、长尾式差分放大电路的组成二、长尾式差分放大电路的组成R

3、c1=Rc2=RcRb1=Rb2=Rb1=2=rbe1=rbe2=rbe2022-2-7 1. 1. 差分放大电路有两个输差分放大电路有两个输入端：入端：双端输入双端输入从两管子的输从两管子的输入端同时加信号。入端同时加信号。单端输入单端输入仅从一个管子仅从一个管子的输入端的输入端对地对地加信号。加信号。 2. 2. 差分放大电路可有两个输出端：差分放大电路可有两个输出端：双端输出双端输出从两个管子的集电极之间取从两个管子的集电极之间取输出电压。输出电压。单端输出单端输出从某个管子的集电极和地之间输出从某个管子的集电极和地之间输出。三、输入输出信号三、输入输出信号四种输入输出方式：四种输入输出

4、方式： 双端输入、双端输出；双端输入、单端输出双端输入、双端输出；双端输入、单端输出 单端输入、双端输出；单端输入、单端输出单端输入、双端输出；单端输入、单端输出3.3.差模信号与共模信号差模信号与共模信号差模信号：差模信号：ui1和和ui2是一对是一对大小相等、极性相反的信大小相等、极性相反的信号，差模输入电压用号，差模输入电压用uid表表示，示，共模信号：共模信号：ui1和和ui2是一对大小相等、极性是一对大小相等、极性相同的信号，共模输入电压用相同的信号，共模输入电压用uic表示，表示，ui1 = ui2 =uid /2ui1 = ui2= uic三、动态分析三、动态分析 续续 任意任意

5、信号信号：. 任意输入任意输入下的输入、输出信号下的输入、输出信号分析分析可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和 uid/2uic = (ui1+ ui2 ) / 22222i2i1i2i1i2i2i1i2i1i1uuuuuuuuuu 例如例如ui1=9mV、ui2=5mV，可将它们分解成差模分量，可将它们分解成差模分量2mV和共模分量和共模分量7mV。四、四、 抑制零点漂移的基本原理抑制零点漂移的基本原理02CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIII当当ui1=ui2= 0时，电

6、路为静态，由于时，电路为静态，由于电路的对称性，则电路的对称性，则C21CC21CB21Buuiiii 当环境温度变化时，引起两个管子的集当环境温度变化时，引起两个管子的集电极电流都发生变化，集电极电位也随之变电极电流都发生变化，集电极电位也随之变化，是每个管子都产生零点漂移，由于电路化，是每个管子都产生零点漂移，由于电路的对称性，它们漂移是同相的，则的对称性，它们漂移是同相的，则0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouuuuuuu环境温度变环境温度变化相当于给化相当于给差分放大电差分放大电路加上了一路加上了一对差模信号对差模信号还是共模信还是共模信号呢？号呢？差分放大电路抑制共模信号差分

7、放大电路抑制共模信号IcI2I1uuu 1、电路的对称性、电路的对称性2、Re的共模负反馈作用的共模负反馈作用Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号对于每一边电对于每一边电路，路，Re=?如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中中无交流无交流电流，即电流，即Re 对差模信号无反馈作用。对差模信号无反馈作用。2/IdI2I1uuu当输入一对差模信号时

8、，即当输入一对差模信号时，即差分放大电路又差分放大电路又称差动放大电路称差动放大电路差分放大电路对共模信号有抑制作用，对差模信号有放大作用。差分放大电路对共模信号有抑制作用，对差模信号有放大作用。五、长尾式差分放大电路的分析五、长尾式差分放大电路的分析 eBEQEEEQ2RUVI1EQBQII1、Q点：eEQBEQBQEE2RIURIVb晶体管输入回路方程：晶体管输入回路方程：通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故UCEQ=Vcc + VEE- IEQ(Rc+2Re)三、动态分析三、动态分析1. 差模输入与差模特性差模输入与差模特性 续续差模电压放大倍数差模电压放大倍数idod

9、duuAud1uAi1o122uu beLrRLCL21/RRR Rid = 2rbe差模输入电阻差模输入电阻 Ro = 2RC差模输出电阻差模输出电阻2、差模信号作用时的动态分析、差模信号作用时的动态分析4. 4. KCMR 共模抑制比共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。号的能力和抑制共模信号的能力。下，下，在参数理想对称的情况在参数理想对称的情况CMRcdCMRKAAK六六、差分放大电路的四种接法、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：双端输入单端输出：Q点分析点分析cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1

10、 )(RIVURRIVRRRU 由于输入回路没有变由于输入回路没有变化，所以化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但与双端输出时一样。但是是UCEQ1 UCEQ2。1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析双端输入单端输出：差模信号作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析双端输入单端输出：共模信号作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAebebLcc)1 (2)( RrRRRAbebebebCMR)1 (2rRRrRK2. 单端输入双端输出单端输入双端输出共模输入电压共模输入电压差模输入电压差模输入电

11、压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：2/IIcIIduuuu，3. 四种接法的比较：电路四种接法的比较：电路参数参数理想对称条件下理想对称条件下输入方式：输入方式： Ri均为均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。单端输入时有共模信号输入。输出方式：输出方式：Q点、点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。均与之有关。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA双端输出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)

12、(RRrRRrRKRrRRRArRRRA单端输出：七七、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？为什么要采用电流源？ Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。越大，差分放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，但为使静态电流不变，Re 越大，越大，VEE越越大，以大，以至于至于Re太大就太大就不合理了。不合理了。 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。解决方法：采用电流源！解决方法：采用电流源！七七、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路3BEQEE2123E