第四章(X3)差放电路

1、 在实际应用中，对于信号的放大，一般都采用多级放大在实际应用中，对于信号的放大，一般都采用多级放大电路，以达到较高的放大倍数。电路，以达到较高的放大倍数。 多级放大电路中，各级之间多级放大电路中，各级之间的耦合方式有的耦合方式有: 阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。阻容耦合、变压器耦合和直接耦合。 对于频率较高的交流信号进行放大时，常采用阻容耦合或对于频率较高的交流信号进行放大时，常采用阻容耦合或变压器耦合。但是，变压器耦合。但是， 在生产实际中，需要放大的信号往往是在生产实际中，需要放大的信号往往是变化非常缓慢的信号，甚至是直流信号。对于这样的信号，变化非常缓慢的信号，甚至是直流信号。对于这样

2、的信号，不能采用阻容耦合或变压器耦合，不能采用阻容耦合或变压器耦合， 而只能采用直接耦合方式。而只能采用直接耦合方式。也称为直流放大器也称为直流放大器直接耦合直接耦合放大器不仅能放大直流信号，放大器不仅能放大直流信号， 也能放大交流信号也能放大交流信号4-3 差动放大电路差动放大电路直接耦合放大电路直接耦合放大电路把前级的输出端直接接到后级的输入端。把前级的输出端直接接到后级的输入端。uo+UCCRC2T2uiRC1R1T1存在的问题存在的问题: :1.1.前后级前后级Q Q 点点相互影响相互影响2.2.零点漂移零点漂移R4.1 直接耦合放大电路中的特殊问题直接耦合放大电路中的特殊问题两个特殊

3、问题两个特殊问题:1)级间直流量级间直流量(静态工作点静态工作点)的相互影响问题的相互影响问题 2)零点漂移问题。零点漂移问题。 零点漂移零点漂移: ?原因原因?直接耦合放大电路直接耦合放大电路+UCCRC2T2uouiRC1R1T11 1、前后级、前后级Q Q 点点相互影响相互影响UCE1= UB2 0.7V限制限制T1管输出电压的幅值。管输出电压的幅值。易造成易造成T2管基极电流过大，管基极电流过大，使使T2管进入饱和区。管进入饱和区。解决办法：解决办法：加加R RE2E2 （或在（或在T2管发射极下接几个二极管）管发射极下接几个二极管）RE2作用：提高作用：提高VC1或或VB2的电位的电

4、位RRE2问题问题1:二极管的静态电阻大二极管的静态电阻大二极管的动态电阻小二极管的动态电阻小RE:降低放大倍数降低放大倍数稳定静态工作点稳定静态工作点(引入引入直流负反馈直流负反馈)减小零点漂移，减小零点漂移， 常用的主要措施有：常用的主要措施有：1）采用高稳定度的稳压电源；）采用高稳定度的稳压电源；2) 采用高质量的电阻、晶体管，其中晶体管选硅管采用高质量的电阻、晶体管，其中晶体管选硅管 （硅管的（硅管的ICBO比锗管的小）比锗管的小）3） 采用温度补偿电路；采用温度补偿电路；4）采用差动式放大电路）采用差动式放大电路问题问题2:零点漂移问题零点漂移问题 1.结构结构: 对称性结构对称性结

5、构基本型差动放大器基本型差动放大器+UCCRCR1T2RB uoRCR1T1RB ui2ui1uo= uC1 - uC2 uC1uC22.优点：抑制温漂优点：抑制温漂 原理如下原理如下:uo= uC1 - uC2 = 0uo= (uC1 + uC1 ) - (uC2 + uC2 ) = 0当当ui1 = ui2 = 0 时，时，当温度变化时：当温度变化时：对称性对称性uC1 = uC2 uC1 = uC2+UCCRCR1T2RB uoRCR1T1RB ui2ui1uC1uC2结构结构:双电源长尾式差放双电源长尾式差放特点：特点：加入射极电阻加入射极电阻R RE E加入负电源加入负电源- U-

6、UEE EE ，采用正负双电源供电，采用正负双电源供电+UCC(+15V)RCR1T2RB uoRCR1T1RB ui2ui1uo= uC1 - uC2 uC1uC2-UEE （-15V）RE4-2 典型差动放大电路典型差动放大电路 一、电路的组成一、电路的组成Rc UCCc1c2uoui1T2T1RLRs2 UEEREui2RcRs1RE: :射极公共电阻，射极公共电阻， 可以稳定可以稳定Q Q点及抑点及抑 制零漂制零漂 辅助电源辅助电源: :与与RE配合，配合， 解决解决RE大阻值与提供大阻值与提供 合适的合适的Q点的矛盾点的矛盾两个完全相同的两个完全相同的单管共射放大器单管共射放大器组成

7、组成ui1=ui2=0静态时静态时电路左右对称电路左右对称Ic1=Ic2，Ic1Rc=Ic2RcUc1=Uc2输出电压为输出电压为Uo=Uc1-Uc2=0双电源长尾式差动放大电路双电源长尾式差动放大电路静态分析静态分析: : 温度温度T TICIRE = 2IEUEIBIC1 1、R RE E 抑制温度漂移抑制温度漂移ui1 = ui2 = 0R RE : E : 强负反馈作用强负反馈作用UBE = UB - UE自动稳定自动稳定RE可抑制可抑制共模信号共模信号或温漂。或温漂。RE越大，作用越强越大，作用越强T1RBT2RBIBIBuoICICRE-UEEIERC UCCC1C2T2T1UCC

8、RERCRBRBICIEIBBBE二、静态分析（二、静态分析（工作点的计算）工作点的计算）直流通路直流通路IE1IE2RE上电流上电流：IE1+IE2=2IE UCCC1T1UCC2RERCRBICIEIBBE单管单管直流通路直流通路URIURICCEEBEBB)2(URIURICCEBBEBB)2()1 (12RRUUIBEBECCBBCIICCCECCCCCEUIRRIUU2三、动态分析三、动态分析共模输入信号：共模输入信号：大小相等、极性相同的信号大小相等、极性相同的信号差模输入信号：差模输入信号：大小相等、大小相等、 相位相反的信号相位相反的信号RbuocV1RbiB1iC1RciC2

9、RcuiciB2V2iE1 UCCui1ReiE2 UEEui2RbuodV1Rb UEE UCCReV2iB1iC1RciC2Rcui1ui2uidiE1iB2iE2共模输入电路共模输入电路差模输入电路差模输入电路1、 对共模信号的抑制作用对共模信号的抑制作用RCc1c2uoui1T2T1RBREui2RCRBie1ie2共模交流通路共模交流通路uuuiiic21RE上电流：上电流：ie1+ie2=2ie共模反馈电阻共模反馈电阻共模信号交流通路形式之一共模信号交流通路形式之一RBuocT1RBib1ic1RCic2RCib2T2ie1ie2ui2uicuc1uc22RE2REui1uic 共

10、模输入时的交流通路共模输入时的交流通路形式之二形式之二021uuuuuAicccicocuc差动放大器对共模信号没有放大差动放大器对共模信号没有放大作用，而是有抑制作用。作用，而是有抑制作用。RCUoc2RCUoc1UicV1V2Uoc2RE2RE 共模输入时的交流通路共模输入时的交流通路形式之三形式之三2、 对差模信号的放大作用对差模信号的放大作用 RbuodV1Rb UEE UCCReV2iB1iC1RciC2Rcui1ui2uidiE1iB2iE2uuuidii2121uuidi211uuidi212RCc1c2uoui1T2T1RBREui2RCRB差模电流情况差模电流情况uuidi2

11、11uuidi212电路对称电路对称ib1ic1ib2ic2uiie1ie2ERLie1 = - ie2 IE不变不变E点电位不变（相当于接地）点电位不变（相当于接地）RL中点电位在差中点电位在差模信号作用下也不模信号作用下也不变（相当于接地）变（相当于接地）RCc1c2uoui1T2T1RBui2RCRBRL ie=0差模交流电路差模交流电路ui2uod1ui1Uod2 ib1RBB1EC1rbe1ib1RBrbe2ib2B2C2 ib2ERCRC微变微变等效等效电路电路ib1ib2ui ib1 ib2RB2RB1uod+ui1-ui2+uod1-uod2+差模信号作用下差模信号作用下的微变

12、等效电路的微变等效电路iodduuA差模电压差模电压放大倍数放大倍数: := Ad1Ad1ui1 - Ad2ui2ui1 -ui2=uoduiAd =uod1 - uod2ui=Ad1 =uod1ui1uod2ui2= Ad2 =只计算半边既可！只计算半边既可！差模电压放大倍数差模电压放大倍数: :长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路T1T1单边单边: :Ad1=Ad =带带R RL L后后: :2RLuod1ui1 ib1RBB1EC1rbe1ib1RC)()(110beBCbeBbCbidrRRrRIRIUU)()2/(110beBLCiddrRRRUUA差模输入电阻差模输入电阻)(2rR

13、rbeBidRrcod2ib1ib2ui ib1 ib2RB2RB1uod两集电极之间的差模输出电阻两集电极之间的差模输出电阻RE: 共模反馈电阻共模反馈电阻对于共模信号对于共模信号:稳定静态工作点稳定静态工作点(引入直流负反馈引入直流负反馈)即即:RE对共模信号具有负反馈作用，能够抑制共模信号的输对共模信号具有负反馈作用，能够抑制共模信号的输出。出。 这个抑制过程实际上就是上述抑制零漂的过程。这个抑制过程实际上就是上述抑制零漂的过程。对于差模信号对于差模信号即即: RE对差模信号不起负反馈作用，对差模信号不起负反馈作用， 不会影响差模放大倍数。不会影响差模放大倍数。RE对于差模信号没有抑制作

14、用对于差模信号没有抑制作用?具有射极电阻具有射极电阻RE 的差动放大器的差动放大器，既利用电路的对称性既利用电路的对称性使两管使两管的零漂在输出端互相抵消，的零漂在输出端互相抵消，又利用又利用RE 对共模信号的负反馈作对共模信号的负反馈作用来抑制每个管自身的零漂。由于这种放大器对零漂用来抑制每个管自身的零漂。由于这种放大器对零漂具有双具有双重抑制作用重抑制作用，所以它的零漂比未接入，所以它的零漂比未接入Re的基本形式差动放大的基本形式差动放大器要小得多。而且器要小得多。而且，由于每侧的漂移都减小了，信号可以从，由于每侧的漂移都减小了，信号可以从单端输出单端输出. 四、四、 差动放大器的主要指标

15、差动放大器的主要指标1. 差模电压放大倍数差模电压放大倍数Ad差动放大器差动放大器:对差模信号的对差模信号的放大放大作用作用 对共模信号有对共模信号有抑制抑制作用作用ioddUUA 2. 共模电压放大倍数共模电压放大倍数Ac ioccUUA 3. 共模抑制比共模抑制比KCMRR )(201dBAAgKAAKcdCMRRcdCMRR五、五、 具有调零电路的差动放大器具有调零电路的差动放大器 V2V1 UEE(a) 发射极调零c1c2 UCCUoReRWRcRcRs1V2V1Rs2 UEEUic1c2 UCCUoReRW2Ui1(b) 集电极调零12Rc1Rc2Rs1Rs2Ui1Ui2 具有调零电

16、路的差动电路具有调零电路的差动电路 调零电调零电位器位器 发射极公发射极公共电阻共电阻-长尾长尾对对R RE E的处理的处理: :R RE E对差模信号对差模信号不不起起作用作用,Rw,Rw中点中点相当于接地相当于接地T2RCuo+UCCT1RBRBRCui1ui2-UEERERW差模信号差模信号: : uodT1T2ib2uod2RBic1ic2RCRCib1ui1 uod1RBRW差模信号通路差模信号通路: :差模信号通路差模信号通路: :微变等效电路微变等效电路 ui2 uodT1T2ib2uod2RBic1ic2RCRCib1ui1 uod1RBRWui2uod1ui1uod2 ib1

17、RBB1EC1rbe1ib1RW/2RBrbe2ib2B2C2 ib2ERW/2RCRCui2uod1ui1uod2 ib1RBB1EC1rbe1ib1RW/2RBrbe2ib2B2C2 ib2ERW/2RCRC差模电压放大倍数差模电压放大倍数: := Ad1Ad1ui1 - Ad2ui2ui1 -ui2=uoduiAd =uod1 - uod2ui=Ad1 =uod1ui1uod2ui2= Ad2 =只计算半边既可！只计算半边既可！ib1 (RB +rbe1)+(+1)RW/2- ib1RC差模电压放大倍数差模电压放大倍数: :T1T1单边单边: :Ad1=Ad =带带R RL L后后: :

18、Ad1 = RB + rbe1+(+1)RW/2- ( RC/ RL )122RLuod1ui1 ib1RBB1EC1rbe1ib1RW/2RC riri ro输入电阻、输出电阻输入电阻、输出电阻ri = 2( RB + rbe1) +(+1)RW/2ro = 2 RCuod1ui1uod2 ib1RBB1EC1rbe1ib1RW/2RBrbe2ib2B2C2 ib2ERW/2RCRC恒流源式差放电路恒流源式差放电路T3R1R3-UEEIC3+UCCui2uoERCT1RCT2ui1电路特点：电路特点：IC3具有恒流特性具有恒流特性恒流源恒流源T3 :T3 :放大区放大区I IC3C3 1M

19、rce3 = UCE3 IC3 输入信号种类输入信号种类ui1 = -ui2= udui1 = ui2 = uC共模输入共模输入: :( common mode) 任意输入任意输入: : u ui1i1, , u ui2i2（既既非非差模又非差模又非共模）共模）差模输入差模输入: :(differential mode)T2RCuo+UCCT1RBRBRCui1ui2-UEERERW七、七、 一般输入信号情况一般输入信号情况 （任意输入信号）任意输入信号） 长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路差模电压放大倍数差模电压放大倍数: :共模电压放大倍数共模电压放大倍数: : uoduiAd =uoC

20、uCAC = 对于对于任意输入信号任意输入信号可分解成可分解成差模与共模差模与共模输入的组合。输入的组合。T2RCuo+UCCT1RBRBRCui1ui2-UEERERWu ui2 i2 = u= uC C - - u ud d 则则u ud d2 2u ui1 i1 - - u ui2i2= =u uC C2 2u ui1 i1 + + u ui2i2= =u ui1 i1 = u= uC C + + u ud d差模分量差模分量: :共模分量共模分量: :分解分解例如例如: : u ui1i1 = 10 mv = 10 mv , u , ui2 i2 = 6 mv= 6 mv 分解：分解：u ud d = 2mv , = 2mv , u uc c = 8mv = 8mv u ui1i1 = 8mv + 2mv, = 8mv + 2mv,u ui2i2= 8mv - 2mv= 8mv - 2mv长尾式差动放大电路长尾式差动放大电路任意输入任意输入: : u ui1i1、u ui2i2八、八、 差动放大电路四种接法差动放大电路四种接法 双端输入、双端输出双端输入、双端输出 2/LcLbeBLiodRRRrRRUUA差模电压