模拟电子技术 差动放大电路解读

1、差动放大电路 P73-78 1. 直耦放大电路的零点漂移直耦放大电路的零点漂移 2. 差动放大电路的组成和工作原理差动放大电路的组成和工作原理 直耦放大电路的特殊问题 零点漂移 零漂现象： 产生零漂的原因 ： 零漂的衡量方法： 由温度变化引起的。当温度 变化使第一级放大器的静态 工作点发生微小变化时，这 种变化量会被后面的电路逐 级放大，最终在输出端产生 较大的电压漂移。因而零点 漂移也叫温漂。 输入 ui=0时，输出有缓慢变 化的电压产生。 将输出漂移电压按电压增益折算到输 入端计算。 + + + - R e1 b1 R c1 R T1 o u u i T V 2 CC Re2 VEE u

2、o 0 t 例如 100,= u1 A 若输出有1 V的漂移 电压 。 则等效输入有100 uV的漂移电压 假设 第一级是关键 100= u2 A 3. 减小零漂的措施 用非线性元件（热敏元件）进行温度补偿 直流负反馈（分压式偏置电路） 采用差动放大电路 等效 100 uV 漂移 1 V + + + - Re1 b1 R c1 R T 1 o u u i T V 2 CC Re2 VEE 10000= u A 差动放大电路差动放大电路 一.结构: 对称性结构 即：? 1=?2=? UBE1=UBE2= UBE r be1= rbe2= rbe RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb +

3、 _ + _ + V CC u u c i1 i2 TT 1 2 R c R b R b R o u R EE e V 2019/4/21 1. 差动放大电路一般有两个输入端： 双端输入从两输入端同时加信号。 单端输入仅从一个输入端对地加信号。 2. 差动放大电路可 以有两个输出端。 双端输出从C1 和C2输出。 单端输出从C1 或C2对地输出。 二. 几个基本概念 - + + - _ - o2 R u + RT + RbT CC 1 R + EE u e b 2 o V Rc c V + i2 u u i1 u o1 2019/4/21 3. 差模输入：两个输入信号大小相等，极性相反，称 为

4、差模信号，即ui1=-ui2 4. 共模输入：两个输入信号大小相等，极性相同，称为共 模信号，即ui1=ui2 id od ud = u u A 差模电压增益： ic oc uc = u u A 共模电压增益： i2i1id =uuu?差模信号： i2i1ic =uuu? 共模信号： 2019/4/21 5. 任意输入：两个输入信号大小和极性是任意的。将其分解 为一对差模信号和一对共模信号之和，则两个输入信号ui1 i1和 ui2 i2的差模输入分量uidid和共模输入分量uicic分别为 )( 2 1 = )( 2 1 = 2i1 2i1 iic iid uuu uuu ? ? 总输出电压：

5、 icucidudocodo =uAuAuuu? 6.共模抑制比共模抑制比 )(20lg= = uc ud CMR uc ud CMR dB A A K A A K 差动放大器对差模信号的放大能力和共模信号的抑制能力 注意：ui1 = uiC + uid ；ui2 = uiC - uid 差放电路的几种接法 输入端 接法 双端 单端 输出端 接法 双端 单端 - + + - _ - o2 R u + RT + RbT CC 1 R + EE u e b 2 o V Rc c V + i2 u u i1 u o1 e EE Re )(7 . 0 = R VV I ? 三三. .差动放大电路的基本

6、工作原理差动放大电路的基本工作原理 1. 静态工作点的计算：静态工作点的计算： 0= i2i1 ?uu 忽略Ib，有：Ub1=Ub2=0V ReCC2C1 2 1 =IIII? CE2CE1 = UU)7 . 0( CCCC ?RIV ? C B1B1 I II? 0= C2C1O ? ? U UU + _ + _ + V CC u u c i1 i2 TT 1 2 R c R b R b R o u R EE e V -0.7V 2.抑制零漂的原理: (零点漂移看成共模信号的一种) Uo= UC1 - UC2 = 0 当u i1 = ui2 = 0 时， 当温度变化时： UC1 = UC2

7、设T ? ? ic1 ?,i c2 ? ? uc1 ? , uc2 ? (uc=Vcc-icRc) ? uo= uc1 - u c2 = 0 + _ + _ + V CC u u c i1 i2 TT 12 R c R b R b R o u R EE e V (1)(1)加入差模信号 u i1=-ui2 =uid/2， ie1=-ie2，iRe=0 3.3.电路的动态分析电路的动态分析 所以，R e对差模 信号相当于短路。 若ui1 ?,u i2 ? ? ib1 ?,i b2 ? ? ie1 ?,i e2 ? ? iRe不变 ? u E不变 + + _ - - R RT + RbT CC 1

8、 R EE u e b2 V Rc c V + i2 u u i1 o id u 2 id u 2 - IRe E o2 u + uo1 L R - - + - 2 + R id b 2 T u T i1 id b 1 RR u cc + i2 2 u R u - u E u + o1 o u o2 be L c d ) 2 /( rR R R A b u ? ? ? 求差模电压放大倍数 ： 因为u i1 =- ui2 设ui1 ?,u i2 ? ? uo1 ? ,uo2 ?。 电路对称?uo1=uo2 ? uo= uo1 uo2=2 uo1 差模电压放大倍数 2i1i O du uu u A

9、 ? ? 1i O1 2 2 u u ? 1i O1 u u ? - - + - 2 + R id b 2 T u T i1 id b 1 RR u cc + i2 2 u R u - u E u + o1 o u o2 + + + + ib be r R - + C o1 u RL - + ui1 icib 2 b R 差模输入电阻 ? beid 2rRR b ? 输出电阻 co 2RR ? - - + - 2 + R id b 2 T u T i1 id b 1 RR u cc + i2 2 u R u - u E u + o1 o u o2 + + + + ib be r R - + C

10、 o1 u RL - + ui1 icib 2 b R 双端输入与单端输 入效果是一样的。 双端输入： ui1 = -ui2 =0.5ui 2 2 21 21 ii c ii d uu u uu u ? ? ? ? 单端输入： ui1 =ui ，ui2 = 0 - + + - _ - o2 R u + RT + RbT CC 1 R + EE u e b 2 o V Rc c V + i2 u u i1 u o1 ud = 0.5ui , uc = 0 ud = 0.5ui , uc = 0.5ui 对于差模信号：双 端输入与单端输入 效果是一样的。 单端输出： ? ? be Lc ud 2

11、/ rR RR A b ? ? ? be L c du ) 2 /( rR R R A b ? ? ? 双端输出： （2）加入共模信号 u i1=ui2 =uic， 设u i1 ?，ui2 ? ? uo1 ?， uo2 ?。 因u i1 = ui2， ? uo1 = uo2 ? u o= 0 (理想化)。 共模电压放大倍数 0 uc ?A - + - _ + u u e u R 1 CC R E To1R L + i2 u ic + c u R o bT + Re b I 2 R V V o2 c R + i1 u EE ic u 1. 双端输入双端输入双端输出 ic o1 ic oc uc

12、= u u u u A? ebeb L 2)1 ( = RrR R ? ? ? ? e L 2 R R ? 求共模电压放大倍数 ： u u c ic + b 1 u R ic c i1 T2R R o1 R u u T + i2 b R + L i e R e1Re 2 2ie2 + + + + i - R be u L u R R + r - b o1 C b b i ic c i Re2 2. 双端输入双端输入单端输出单端输出 双端输出： A uc = 0 双端输入与单端输双端输入与单端输 入效果是一样的。入效果是一样的。 双端输入：双端输入： ui1 = ui2 =0.5ui 2 2 2

13、1 21 ii c ii d uu u uu u ? ? ? ? 单端输入： ui1 =ui ，ui2 = 0 - + + - _ - o2 R u + RT + RbT CC 1 R + EE u e b 2 o V Rc c V + i2 u u i1 u o1 ud = 0 , u c =0.5ui ud = 0.5ui , u c = 0.5ui 对于共模信号：双对于共模信号：双 端输入与单端输入端输入与单端输入 效果是一样的。效果是一样的。 单端输出： e L uc 2 R R A? (1)差模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 差动放大器动态参数计算总结 双端输出时： be L c du ) 2 /( rR R R A b ? ? ? 单端输出时： ? ? be Lc ud 2 / rR RR A b ? ? ? (2)共模电压放大倍数 与单端输入还是双端输入无关，只与输出方式有关： 双端输出时： 单端输出时： 0 uc ?A e L uc 2 R R A? 对共模信号有抑制作 用 对共模信号没有抑制作用 (3)(3)差模输入电阻差模输入电阻 不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻 Rid是基本放大电路的两倍。 单端输出时，单端输出时，