知识点：双端输入双端输出差分放大电路的分析-教学文稿..ppt

电工电子技术,主讲：孙凤芹,项目七：基本放大电路,双端输入双端输出差分放大电路的分析,明确任务：差分放大电路分析,知识准备：差分放大电路的分析,操作训练：差分放大电路的测试,知识深化：差分放大电路的应用,归纳总结,一、明确任务,（一）差分放大电路,【引例】集成运放第一级差放电路作用分析,集成运放输入级（第一级）的作用除了抑制零漂还有没有信号放大能力呢？在差分电路中用了一对对管构成的差分电路，放大能力和一个单管放大电路比较又如何？我们在该知识点里将对双端输入双端输出的差分电路的静态和动态进行分析，并明确电路连接方式与输出的关系。,集成运放内部电路,二、知识准备,（一）双端输入双端输出的差分电路分析,双端输入双端输出的差分电路,画直流通路,直流通路,1.静态分析,二、知识准备,ICQ=IBQUE1=UE2=2IEREUEEUC1=UC2=UCCICRCUCE1=UCE2=UC1UE1uo=0（无输入，无输出，电路完全对称的理想情况）,直流通路,（一）双端输入双端输出的差分电路分析,求静态工作点,二、知识准备,（1）差模输入：画出差分电路的交流通路,2.动态分析,（一）双端输入双端输出的差分电路分析,交流通路,二、知识准备,（1）差模输入：将交流通路中的三极管用微变等效电路图代替，画出差分电路的微变等效电路图,2.动态分析,（一）双端输入双端输出的差分电路分析,微变等效电路,二、知识准备,2.动态分析,（一）双端输入双端输出的差分电路分析,微变等效电路,在差模信号作用下，差分电路的放大倍数想当于单管共射电路的放大倍数，即差分电路用两倍的器件换来对零点漂移的抑制作用。,差模电压放大倍数：,差模输入电阻：,差模输出电阻：,Rod=2Rc,（1）差模输入：,二、知识准备,画交流通路（只画出了半边电路交流通路）,2.动态分析,（一）双端输入双端输出的差分电路分析,共模输入电路,（2）共模输入：uic=ui1=ui2,交流通路,Re电阻引入负反馈作用，在差模输入时，该电阻没有反馈作用。,二、知识准备,画差分电路半边微变等效电路,2.动态分析,（一）双端输入双端输出的差分电路分析,共模输入电路,（2）共模输入：uic=ui1=ui2,微变等效电路,共模电压放大倍数,共模输入电阻：Ric=2Rb+rbe+2(1+)Re共模输出电阻：Roc=2Rc,二、知识准备,求解动态参数的关键是针对差模参数和共模参数，应分别画出微变等效电路进行计算。差模和共模微变等效电路的主要区别是对Re的处理不同：在差模等效电路中，Re视为短路。在共模信号作用下对单边电路而言，发射极等效电阻为2Re。虽然差动放大电路有四种接法，且有三种不同的输入信号。由于单端输入可以转换为双端输入；任意输入可以看成是差模输入和共模输入的叠加。实际分析计算时，只须考虑两种情况：差模信号作用下的双入双出、双入单出；共模信号作用下的双入双出、双入单出。,（二）输入输出方式的分析,二、知识准备,前面分析了双端输出的情况，其放大倍数和单管放大倍数相同。但是，如果单管输出，则输出将变为原先的一半大小，因此，单端输出时，放大倍数将变成双端输出的一半。只是两个计算中RL含义不同，一个是RL的一半与Rc并联（双端输出），一个是RL与Rc的并联（单端输出）。,（二）输入输出方式的分析,1.双端输出和单端输出的放大倍数,二、知识准备,在共模信号作用下，发射极电阻Re等效到单管电路想当于2Re。双端输出，电路对称，共模信号引起两个输出端的信号变化相同，他们比较使输出为0。从而达到抑制零漂的目的。,（二）输入输出方式的分析,2.共模信号作用下，单端输出和双端输出时抑制零点漂移的原理,二、知识准备,电路不会绝对对称，所以，在差分电路中，在两管发射极间可引入电位器Rp，该电阻的目的就是使电路尽可能的对称。其阻值一般很小。,（二）输入输出方式的分析,引入Rp电阻的差分电路,2.共模信号作用下，单端输出和双端输出时抑制零点漂移的原理,二、知识准备,单端输出，当电路输入共模信号时，发射极电阻Re等效到单管电路后，想当于2Re，如果单端输出，虽然不能因为比较输出为零，但这时存在负反馈，将起到抑制零漂的作用，如果想增加这效果，可以继续加大Re，但是，电阻Re的增大，将会对电源要求加大，为了不影响电源，通常将电阻用恒流源代替，Re电阻想当于增大到无穷，而电路电源又不用继续加大，因此单端输出时一般使用恒流源差分电路。,（二）输入输出方式的分析,2.共模信号作用下，单端输出和双端输出时抑制零点漂移的原理,三、操作训练,双端输入双端输出的差分电路测试,右图是差动放大器的基本结构。它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。当开关K拨向左边时，构成典型的差动放大器。RP用来调节T1、T2管的静态工作点，Vi0时，VO0。RE为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用,可以有效抑制零漂。在仿真软件里制作电路。,1.差分电路制作,三、操作训练,双端输入双端输出的差分电路测试,(1)开关S1拨向左边构成典型差动放大器。调节放大器零点：信号源调为零。接通12V直流电源，用直流电压表测量输出电压VO，调节调零电位器RP，使VO0。测量静态工作点,2.差分电路放大能力测试,三、操作训练,双端输入双端输出的差分电路测试,测量差模电压放大倍数,2.差分电路放大能力测试,三、操作训练,双端输入双端输出的差分电路测试,测量共模电压放大倍数,2.差分电路放大能力测试,三、操作训练,双端输入双端输出的差分电路测试,(2)将开关拨向右边，构成具有恒流源差分电路测试差模电压放大倍数，与前面结果比较。,2.差分电路放大能力测试,三、操作训练,双端输入双端输出的差分电路测试,(2)将开关拨向右边，构成具有恒流源差分电路测试共模电压放大倍数，与前面结果比较。,2.差分电路放大能力测试,三、操作训练,双端输入双端输出的差分电路测试,Re的作用：Re作为T1和T2管的共用发射极电阻，对差模信号并无负反馈，但对共模有较强负反馈，可以有效抑制共模信号，即可以有效抑制零漂，稳定工作点。恒流源：恒流源作为负载时交流电阻很大，所以当用恒流源代替Re时，可以使差模电压增益由输出端决定，而和输入端无关。从数据中可以看到，用恒流源作负载时，其KCMR增大，抑制共模信号的能力提高了。,2.差分电路放大能力测试,四、知识深化,差分放大电路的应用,信号传输中噪声的抑制右图，在其输入级采用差分电路，目的是为了将信号传输中引起的噪声抑制。在小范围内，噪声信号相同，相当于电路输入了共模信号，依据差分电路的抑制共模放大差模的能力，将传输中的噪声抑制。,五、归纳总结,双端输入双端输出差分放