模电差分式放大电路优秀PPT.ppt

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1、模电课件差分式放大电路你现在浏览的是第一页，共24页5.2.1 5.2.1 概述概述 一、差分式放大电路的组成一、差分式放大电路的组成 二、差分式放大电路的输入和输出方式二、差分式放大电路的输入和输出方式 三、差模信号和共模信号三、差模信号和共模信号你现在浏览的是第二页，共24页一、差分式放大电路的组成一、差分式放大电路的组成 差分式放大电路是由对称的两个基本放大电路，差分式放大电路是由对称的两个基本放大电路，通过射极公共电阻耦合构成的如图所示。通过射极公共电阻耦合构成的如图所示。对称的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对称的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。对应相等。即：即：1

2、=2=VBE1=VBE2=VBE rbe1=rbe2=rbe ICBO1=ICBO2=ICBO你现在浏览的是第三页，共24页二、差分式放大电路的输入和输出方式二、差分式放大电路的输入和输出方式差分式放大电路一般有差分式放大电路一般有两个输入端：两个输入端：同相输入端同相输入端反相输入端反相输入端 差分式放大电路可以有两个输出端，一个是集电极差分式放大电路可以有两个输出端，一个是集电极C C1 1，另一个是集电极另一个是集电极C C2 2。从从C1和和C2输出称为双端输出，仅从集电极输出称为双端输出，仅从集电极 C1或或C2对地对地输出称为单端输出。输出称为单端输出。根据规定的正方向，在一个根据

3、规定的正方向，在一个输入端加上一定极性的信号，如输入端加上一定极性的信号，如果所得到的输出信号极性与其相果所得到的输出信号极性与其相同，则该输入端称为同相输入端。同，则该输入端称为同相输入端。反之称为反相输入端。反之称为反相输入端。信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反信号的输入方式：若信号同时加到同相输入端和反相输入端，称为双端输入；若信号仅从一个输入端对地相输入端，称为双端输入；若信号仅从一个输入端对地加入，称为单端输入。加入，称为单端输入。你现在浏览的是第四页，共24页图图5.7 共模信号和差模信号示意图共模信号和差模信号示意图三、差模信号和共模信号三、差模信号和共模信号 差动放大

4、电路仅对差模信号具有放大能力，对共模差动放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放大。信号不予放大。温度、干扰等对三极管电流的影响相当于加温度、干扰等对三极管电流的影响相当于加入了共模信号。差动放大电路是模拟集成运算放入了共模信号。差动放大电路是模拟集成运算放大器输入级所采用的电路形式。大器输入级所采用的电路形式。差模信号差模信号共模信号共模信号 是指在两是指在两个输入端加上个输入端加上幅度相等，极幅度相等，极性相反的信号。性相反的信号。是指在两个是指在两个输入端加上幅度输入端加上幅度相等，极性相同相等，极性相同的信号。的信号。你现在浏览的是第五页，共24页你现在浏览的是第六页，共24

5、页四、电路抑制零点漂移的原理四、电路抑制零点漂移的原理 在差动放大电路中，无在差动放大电路中，无论是温度变化，还是电源电论是温度变化，还是电源电压波动都会引起两管集电极压波动都会引起两管集电极电流以及相应的集电极电压电流以及相应的集电极电压相同的变化，其效果相当于相同的变化，其效果相当于在两个输入端加了共模信号，在两个输入端加了共模信号，由于电路的对称性，在理想由于电路的对称性，在理想情况下可使输出电压不变，情况下可使输出电压不变，从而抑制零点漂移。从而抑制零点漂移。你现在浏览的是第七页，共24页图图5.5 双电源差动放大电路双电源差动放大电路（长尾式）（长尾式）5.2.2 5.2.2 差分式

6、放大电路的静态分析差分式放大电路的静态分析分析方法与基本放大电路基本相同。为了稳定每分析方法与基本放大电路基本相同。为了稳定每个管子的静态工作点，提高单端输出抑制共模个管子的静态工作点，提高单端输出抑制共模干扰能力，将干扰能力，将Re从接地改为接负电源从接地改为接负电源EE。由由 IB 的计算式可知，的计算式可知，Re对一对一半差分电路而言，只有半差分电路而言，只有 2Re才能才能获得相同的电压降。获得相同的电压降。由于接入负电源，所以偏置电阻由于接入负电源，所以偏置电阻 Rb 可以取消，可以取消，改为改为EE和和Re提供基极偏置电流。提供基极偏置电流。基极电流为基极电流为:(动画动画5-1)

7、你现在浏览的是第八页，共24页5.2.3 5.2.3 差分式放大电路的动态分析差分式放大电路的动态分析一、差模状态动态分析一、差模状态动态分析 二、共模状态动态分析二、共模状态动态分析三、恒流源差分式放大电路三、恒流源差分式放大电路你现在浏览的是第九页，共24页 如果输入信号极如果输入信号极性相同，幅度也相同，性相同，幅度也相同，则是纯共模信号。如则是纯共模信号。如果极性相同，但幅度果极性相同，但幅度不等，则可以认为既不等，则可以认为既包含共模信号，又包包含共模信号，又包含差模信号，应分开含差模信号，应分开加以计算。加以计算。Uid1=Uid2 =(Ui1 Ui2)/2Uic=(Ui1+Ui2

8、)/2Ui1=Uic1+Uid1Ui2=Uic2+Uid2你现在浏览的是第十页，共24页一、差模状态动态分析一、差模状态动态分析 差分式放大电路的差模工作状态分为四种差分式放大电路的差模工作状态分为四种:双端（单端）输入，双端输出双端（单端）输入，双端输出双端（单端）输入，单端输出双端（单端）输入，单端输出 主要讨论的问题有：主要讨论的问题有：差模电压放大倍数差模电压放大倍数 差模输入电阻差模输入电阻 输出电阻输出电阻你现在浏览的是第十一页，共24页 图图5.8 双端输入双端输出双端输入双端输出 双端输入差放电路如图双端输入差放电路如图 5.8 5.8 所示，负载电阻接在两所示，负载电阻接在两

9、集电极之间，集电极之间，v vi i 接在两输入端之间，也可看成接在两输入端之间，也可看成 v vi i/2/2 各各接在两输入端与地之间。接在两输入端与地之间。双端输入双端输出双端输入双端输出差模电压放大倍数差模电压放大倍数差模输出电阻差模输出电阻你现在浏览的是第十二页，共24页3.主要指标计算主要指标计算（1）差模情况）差模情况接入负载时接入负载时以双倍的元器件换取抑制零漂的能力 双入、双出你现在浏览的是第十三页，共24页单端输入双端输出单端输入双端输出 单端输入信号单端输入信号可以转换为双端输入可以转换为双端输入 这种方式用于将单这种方式用于将单端信号转换成双端差分端信号转换成双端差分信

10、号，可用于输出负载信号，可用于输出负载不接地的情况。不接地的情况。图图5.10 单端输入转换为单端输入转换为 双端输入双端输入vi1=vi2 =vi/2你现在浏览的是第十四页，共24页双端输入单端输出双端输入单端输出 图图5.9 双端输入单端输出双端输入单端输出差模输出电阻差模输出电阻差模电压放大倍数差模电压放大倍数你现在浏览的是第十五页，共24页单端输入单端输出单端输入单端输出 通过从通过从 T1 或或 T2 的集电极输出，可以得到输的集电极输出，可以得到输出与输入之间或电位反相或电位同相的关系从出与输入之间或电位反相或电位同相的关系从。T1 的基极输入信号，从的基极输入信号，从 C1 输出

11、，为反相；从输出，为反相；从 C2 输出输出为同相。为同相。你现在浏览的是第十六页，共24页 计算共模放大倍数计算共模放大倍数 Avc 的微变等效电路，其中的微变等效电路，其中Re用用 2Re 等效。等效。Avc 的大小，取决于电路的对称性，双的大小，取决于电路的对称性，双端输出时可以认为等于零。端输出时可以认为等于零。单端输出时为：单端输出时为：二、共模状态动态分析二、共模状态动态分析(1)(1)共模放大倍数共模放大倍数 A AvcvcReRe越大越大,共模放大倍数共模放大倍数 A Avcvc越小越小,抑制零抑制零漂能力增强漂能力增强你现在浏览的是第十七页，共24页共模输入、输出电阻你现在浏

12、览的是第十八页，共24页(2)(2)共模抑制比共模抑制比 共模抑制比共模抑制比 KCMR 是差分放大器的一个重要是差分放大器的一个重要指标。指标。或或 双端输出时双端输出时 KCMR 可认为等于无穷大，单端输出时可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比共模抑制比(动画动画 5-2)抑制零漂能力抑制零漂能力 越强越强你现在浏览的是第十九页，共24页（3）频率响应）频率响应高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号高频响应与共射电路相同，低频可放大直流信号。你现在浏览的是第二十页，共24页三、带恒流源的差分式放大电路三、带恒流源的差分式放大电路 为了提高共模抑制比，应加大为了提高共模抑制比，应加大R

13、e。但但Re加大后，加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。为此可用恒流源为此可用恒流源 T3 来代替来代替Re。恒流源动态电阻大，可提高恒流源动态电阻大，可提高共模抑制比。同时恒流源的共模抑制比。同时恒流源的管压降只有几伏，可不必提管压降只有几伏，可不必提高负电源的值。这种电路称高负电源的值。这种电路称为恒流源差动放大电路，电为恒流源差动放大电路，电路如图路如图 5.13 所示。所示。图图5.13 恒流源差动放大电路恒流源差动放大电路恒流源电流数值为：恒流源电流数值为：IE=(VZ-VBE3)/Re 你现在浏览的是第二十一页，共24页5.3 差分式放大电路的传输特性差分式放大电路的传输特性根据根据iC1=iE1，iC2=iE2vBE1=vi1=vid/2vBE2=vi2=-vid/2 又又 vO1VCCiC1Rc1 vO2VCCiC2Rc2可得传输特性曲线可得传输特性曲线 vO1，vO2f（vid）你现在浏览的是第二十二页，共24页vO1，vO2f（vid）的传输特性曲线的传输特性曲线你现在浏览的是第二十三页，共24页5.4.2 集成运算放大器集成运算放大器741原理电路原理电路 你现在浏览的是第二十四页，共24页