差动放大电路.ppt

1,3-3 差动放大电路,增加r2 、re2 : 用于设置合适的q点。,问题 1 :前后级q点相互影响。,一. 直接耦合电路的特殊问题,2,问题 2 :零点漂移。,前一级的温漂将作为后一级的输入信号，使得当 ui 等于零时， uo不等于零。,有时会将信号淹没,3,（1）温度的变化。温度的变化最终都将导致bjt的 集电极电流ic的变化，从而使静态工作点发生变化， 使输出产生漂移。因此，零漂有时也称为温漂。,如果将直接耦合放大电路的输入端短路，其输出端应有一固定的直流电压，即静态输出电压。但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离初始值而缓慢地随机波动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。零漂实际上就是静态工作点的漂移。,1、零点漂移的产生,2、零漂产生的主要原因,（2）电源电压波动。电源电压的波动，也将引起静态工作点的波动，而产生零点漂移。,4,其中第三种方式以其简单，经济，抑制零漂能力强等特点而广泛采用。,3、零点漂移对电路的影响,（1）只有在直接耦合放大电路中，前级的零点漂移才能被逐级放大，并最终传送出。,（2）第一级的漂移影响最大，对放大电路的总漂移起着决定性作用。,（3）当漂移电压的大小可以与有效信号电压相比时，将“淹没”有效信号。严重时甚至使后级放大电路进入饱和或截止状态，而无法正常工作。,4、抑制零点漂移一般措施,（1）引入直流负反馈稳定q点或用非线性元件进行温度补偿；,（2）采用调制解调方式。如“斩波稳零放大器”；,（3）采用差分式放大电路。,5,根据第2章知识我们知道，放大电路是一个双口网络，每个端口有两个端子，其端口结构示意图如图所示。当两个输入端子的输入信号分别为ui1和ui2时，两信号的差值称为差模信号，而两信号的算术平均值称为共模信号，即,5、差模信号和共模信号的概念,差模信号：,共模信号：,根据以上两式可以得到,可以看出，两个输入端的信号均可分解为差模信号和共模信号两部分。,6,其中， 表示由差模信号产生的输出 表示由共模信号产生的输出,两种信号的特点：,差模分量：大小相等，相位相反,共模分量：大小相等，相位相同,共模抑制比是衡量放大电路抑制零点漂移能力的重要指标。,差模电压增益：,共模电压增益：,总输出电压：,共模抑制比,7,1、电路结构,采用结构对称的电路，使得在温度变化时 uo=uc1 uc20 从而抑制了温漂。,二. 基本型差动放大器,当输入为大小或方向不相等的信号时 uo=uc1 uc20 故该电路可放大差模信号，抑制共模信号。,双端输入、双端输出差分电路,8,2、 抑制零漂的原理,uo= uc1 - uc2 = 0,uo= (uc1 + uc1 ) - (uc2 + uc2 ) = 0,当 ui1 = ui2 =0 时：,当温度变化时：,9,3、 共模电压放大倍数ac,+ucc,共模输入信号： ui1 = ui2 = uc （大小相等，极性相同）,理想情况：ui1 = ui2 uc1 = uc2 uo= 0,共模电压放大倍数：,0,但因两侧不完全对称， uo 0,10,4、差模电压放大倍数ad,差模输入信号： ui1 = - ui2 =ud （大小相等，极性相反）,设uc1 =uc1 +uc1 ， uc2 =uc2 +uc2 。 因ui1 = -ui2， uc1 = -uc2 uo= uc1 - uc2= uc1- uc2 = 2uc1,差模电压放大倍数：,+ucc,11,5、共模抑制比kcmk,例: ad= -200 ac=0.1 kcmr=20 lg (-200)/0.1 =66 db,kcmr =,kcmr (db) =,(分贝),12,1、电路结构,为了使左右平衡，可设置调零电位器:,三. 双电源长尾式差分放大电路,特点：加入射极电阻re ；加入负电源 -uee ，采用正负双电源供电。,由q点稳定电路演变而来,13,双电源的作用：,（1）使信号变化幅度加大。可放大交流信号。 （2）ib1、ib2由负电源-uee提供。,14,2、 静态分析,温度t,ic,ie = 2ic,ue,ube,ib,ic,1. re的作用,设ui1 = ui2 = 0,re 具有强负反馈作用, 抑制温度漂移，稳定静态工作点。,15,icq1= icq2= ibq,uc1= uc2= uccicrc,ue1= ue2 =（ibqrb+ubeq）,uceq1= uceq2 = uc1ue1,16,3、 动态分析,(1) 输入信号分类,(i)差模(differential mode)输入,ui1 = -ui2= ud,(ii)共模( common mode) 输入,ui1 = ui2 = uc,差模电压 放大倍数:,共模电压 放大倍数:,17,结论：任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成差模分量和共模分量。,注意：,例: ui1 = 20 mv , ui2 = 10 mv,则：ud = 5mv , uc = 15mv,差模分量:,共模分量:,18,(一) 差模输入,19,re 对差模信号作用,ui1,ui2,ib1 , ic1,ib2 , ic2,ic1 = - ic2,ire = ie1+ ie2 = 0,ure = 0,re对差模信号不起作用,20,差模信号通路,t1单边微变等效电路,21, 放大倍数,单边差模放大倍数:,22,即：总的差动电压放大倍数为：,差模电压放大倍数:,23,ro = 2rc,输入电阻：,输出电阻：, 输入输出电阻,24,(二) 共模输入,re对共模信号有抑制作用（原理静态分析，即由于re的负反馈作用，使ie基本不变） 。,uc ,ic1 、 ic2 ,ire 、 ure ,25,ac 0, 放大倍数,26,输入输出电阻,roc = 2rc,输入电阻：,输出电阻：,27,4、 电压传输特性,我们将差分放大电路中动态条件下的输出电压与输入电压之间的关系曲线称为电压传输特性。,uo=f（ui）,将差模电压接入双