模电差分式放大电路PPT学习教案.pptx

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1、会计学1模电差分式放大模电差分式放大(fngd)电路电路第一页，共24页。概述概述(i(i sh)sh)一、差分式放大一、差分式放大(fngd)(fngd)电路的组成电路的组成 二、差分式放大二、差分式放大(fngd)(fngd)电路的输入和输出方式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第1页/共24页第二页，共24页。一、差分式放大一、差分式放大一、差分式放大一、差分式放大(fngd)(fngd)(fngd)(fngd)电路的组电路的组电路的组电路的组成成成成 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

2、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(cnsh)(cnsh)对应相等。对应相等。即：即：1=2=VBE1=VBE2=VBE rbe1=rbe2=rbe ICBO1=ICBO2=ICBO第2页/共24页第三页，共24页。二、差分式放大电路的输入二、差分式放大电路的输入二、差分式放大电路的输入二、差分式放大电路的输入(shr)(shr)(shr)(shr)和输和输和输和输出方式出方式出方式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两个(lin)(lin)输输入端：入端：同相输入端同相输入端反

3、相输入端反相输入端 差分式放大电路差分式放大电路(dinl)(dinl)可以有两个输出端，一个是集电可以有两个输出端，一个是集电极极C1C1，另一个是集电极，另一个是集电极C2C2。从从C1C1和和C2C2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 C1或或C2C2对地输出对地输出称为单端输出。称为单端输出。根据规定的正方向，在一个根据规定的正方向，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

4、方式：若信号同时加到同相输入端和反相信号的输入方式：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加入，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。称为单端输入。第3页/共24页第四页，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、差模信号三、差模信号三、差模信号三、差模信号(xnho)(xnho)(xnho)(xnho)和共模和共模和共模和共模信号信号信号信号(xnho)(xnho)(xnho)(xnho)差动放大电路差动放大电路(dinl)仅对差模信号具有放大能仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放大。力，

5、对共模信号不予放大。温度、干扰等对三极管电流的影响相当于加入温度、干扰等对三极管电流的影响相当于加入了共模了共模(n m)信号。差动放大电路是模拟集成信号。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。运算放大器输入级所采用的电路形式。差模信号共模信号 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。第4页/共24页第五页，共24页。第5页/共24页第六页，共24页。四、电路抑制零点漂移四、电路抑制零点漂移(pio y)的原理的原理 在差动放大在差动

6、放大(fngd)(fngd)电路电路中，无论是温度变化，还中，无论是温度变化，还是电源电压波动都会引起是电源电压波动都会引起两管集电极电流以及相应两管集电极电流以及相应的集电极电压相同的变化，的集电极电压相同的变化，其效果相当于在两个输入其效果相当于在两个输入端加了共模信号，由于电端加了共模信号，由于电路的对称性，在理想情况路的对称性，在理想情况下可使输出电压不变，从下可使输出电压不变，从而抑制零点漂移。而抑制零点漂移。第6页/共24页第七页，共24页。图图5.5 双电源差动放大电路（长尾式）双电源差动放大电路（长尾式）差分式放大差分式放大(fngd)(fngd)电路的静态分电路的静态分析析分

7、析方法与基本(jbn)放大电路基本(jbn)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干扰能力，将Re从接地改为接负电源EE。由由 IB 的计算的计算(j sun)式可知，式可知，Re对一半差分电路而言，只有对一半差分电路而言，只有 2Re才能获得相同的电压降。才能获得相同的电压降。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提提供基极偏置电流。供基极偏置电流。基极电流为基极电流为:(动画动画5-1)第7页/共24页第八页，共24页。差分差分(ch fn)(ch fn)式放大电路的动态式放大电路的动态分析分析一、差模状态

8、动态分析 二、共模状态动态分析三、恒流源差分(ch fn)式放大电路第8页/共24页第九页，共24页。如果输入信号极如果输入信号极性相同，幅度性相同，幅度(fd)也相同，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(fd)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)/2Ui1=Uic1+Uid1Ui2=Uic2+Uid2第9页/共24页第十页，共24页。一、差模状态一、差模状态(zhungti)动态分析动态

9、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（单端）输入(shr)(shr)，双端输出，双端输出双端（单端）输入双端（单端）输入(shr)(shr)，单端输出，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 差模输入差模输入(shr)(shr)电阻电阻 输出电阻输出电阻第10页/共24页第十一页，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(shr)差放电路如图 5.8 所示，负载电阻接在两集电极之间，vi 接在两输入(shr)端之间，也可看成 vi/2 各接在两输入(shr)端与地之间

10、。双端输入双端输入(shr)双端输出双端输出差模电压放大差模电压放大(fngd)倍数倍数差模输出电阻差模输出电阻第11页/共24页第十二页，共24页。3.主要指标主要指标(zhbio)计算计算（1）差模情况）差模情况(qngkung)接入负载接入负载(fzi)时时以双倍的元器件换取抑制零漂的能力 双入、双出第12页/共24页第十三页，共24页。单端输入单端输入单端输入单端输入(shr)(shr)双双双双端输出端输出端输出端输出 单端输入(shr)信号可以转换为双端输入(shr)这种方式这种方式(fngsh)用于将单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号，可用于输出负载信号，可用于

11、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第13页/共24页第十四页，共24页。双端输入双端输入(shr)单端单端输出输出 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第14页/共24页第十五页，共24页。单端输入单端输入单端输入单端输入(shr)(shr)单端单端单端单端输出输出输出输出 通过从 T1 或 T2 的集电极输出，可以得到输出与输入之间或电位(din wi)反相或电位(din wi)同相的关系从。T1 的基极输入信号，从 C1 输出，为反相；从

12、C2 输出为同相。第15页/共24页第十六页，共24页。计算共模放大倍数计算共模放大倍数 Avc Avc 的微变等效电路的微变等效电路(dinl)(dinl)，其中，其中ReRe用用 2Re 2Re 等效。等效。Avc Avc 的大小，取决于电路的大小，取决于电路(dinl)(dinl)的对称性，的对称性，双端输出时可以认为等于零。双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)共模放大共模放大(fngd)(fngd)倍数倍数 AvcAvcReRe越大越大,共模放大倍数共模放大倍数 Avc Avc越小越小,抑制零漂能力抑制零漂能力(nn

13、gl)(nngl)增强增强第16页/共24页第十七页，共24页。共模共模共模共模(nn m)m)输入、输出电阻输入、输出电阻输入、输出电阻输入、输出电阻第17页/共24页第十八页，共24页。(2)(2)(2)(2)共模共模共模共模(n(n(n(n m)m)m)m)抑制比抑制比抑制比抑制比 共模抑制(yzh)比 KCMR 是差分放大器的一个重要指标。或或 双端输出时双端输出时 KCMR 可认为可认为(rnwi)等于无穷大，等于无穷大，单端输出时共模抑制比单端输出时共模抑制比(动画动画 5-2)抑制零漂能力抑制零漂能力越强越强第18页/共24页第十九页，共24页。（3）频率响应）频率响应(pn l

14、 xin yn)高频响应高频响应(xingyng)(xingyng)与共射电路相同，低频可放大直流信号。与共射电路相同，低频可放大直流信号。第19页/共24页第二十页，共24页。三、带恒流源的差分式放大三、带恒流源的差分式放大三、带恒流源的差分式放大三、带恒流源的差分式放大(fngd)(fngd)电电电电路路路路 为了提高共模为了提高共模(nn m)m)抑制比，应加大抑制比，应加大ReRe。但。但ReRe加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，加大后，为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。为此可用恒流源这是不经济的。为此可用恒流源 T3 T3 来代替来代替Re Re。恒流源动态电阻

15、大，可提高恒流源动态电阻大，可提高共模共模(nn m)m)抑制比。同时恒流源的抑制比。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 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恒流源电流(dinli)数值为：数值为：IE=(VZ-VBE3)/Re 第20页/共24页第二十一页，共24页。5.3 差分式放大电路的传输差分式放大电路的传输(chun sh)特性特性根据根据iC1=iE1，iC2=iE2vBE1=vi1=vid/2vBE2=vi2=-vid/2 又又 vO1VCCiC1Rc1 vO2VCCiC2Rc2可得传输可得传输(chun sh)特性曲线特性曲线 vO1，vO2f（vid）第21页/共24页第二十二页，共24页。vO1，vO2f（vid）的传输特性）的传输特性(txng)曲线曲线第22页/共24页第二十三页，共24页。集成集成(j chn)运算放大器运算放大器741原理原理(yunl)(yunl)电电路路 第23页/共24页第二十四页，共24页。