差动放大电路课件.ppt

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1、4.1 概述概述4.2 长尾差动放大电路的分析计算长尾差动放大电路的分析计算4.3 带恒流源差动放大电路的分析计算带恒流源差动放大电路的分析计算4.1 概 述1 原理电路2 2 对零点漂移的抑制作用3 3 对信号的作用4 4 共模抑制比共模抑制比5 5 原理电路存在的问题原理电路存在的问题2023/6/31.原理电路两半电路完全对称两半电路完全对称有两个输入端，两个输出端有两个输入端，两个输出端1)1)结构特点：结构特点：RB1RB1RB2RB2RCRCVCCvi1vi2vovo1vo212342023/6/3 差分放大电路是由差分放大电路是由对称对称的两个基本放大电路，的两个基本放大电路，通

2、过射极公共电阻耦合构成的。如图通过射极公共电阻耦合构成的。如图06.0106.01所示。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。图06.01差分放大电路即：即：1=2=VBE1=VBE2=VBE rbe1=rbe2=rbe ICBO1=ICBO2=ICBO RC1=RC2=RC Rb1=Rb2=Rb2023/6/32、对零点漂移的抑制作用TIC1IC2vC1vC2对称对称IC1=IC2UC1=UC2vO=vC1-vC2=0对零点漂移有抑制作用RB1RB1RB2RB2RCRCvCCvi1vi2vovo1vo212343、对信号

3、的作用输入信号加在1端和2端，有三种输入方式差模信号差模信号输入：ui1=-ui2，即ui1和ui2为大小相等，相位相反的一对信号。ib1ib2ic1ic2vc1vi20vc2vo=vc1-vc2 0n差模电压放大倍数差模电压放大倍数RB1RB1RB2RB2RCRCvCCvi1vi2vovo1vo21234差模电压放大倍数等于单管电压放大倍数，用了两差模电压放大倍数等于单管电压放大倍数，用了两倍的电路并没有提高电压放大倍数倍的电路并没有提高电压放大倍数(2)对对共模输入信号共模输入信号：vi1=vi2，即vi1和vi2为大小相等，相位相同的一对信号。ib1ic1vc1vi20vi10vo=vc

4、1-vc2=0n共模电压放大倍数共模电压放大倍数ib2ic2vc2RB1RB1RB2RB2RCRCvCCvi1vi2vovo1vo2 差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放放大。大。对共模信号抑制对共模信号抑制（3）比较输入信号：vi1vi2共模信号差模信号4、共模抑制比共模抑制比理想：KCMRR 温度对三极管电流的影响相当于加入了共模信号。温度对三极管电流的影响相当于加入了共模信号。5、原理电路存在的问题原理电路存在的问题RB1RB1RB2RB2RCRCvCCvi1vi2vovo1vo2 静态没有调零 每个管子的漂移没有被抑

5、制4.2 典型的差动放大电路典型的差动放大电路长尾电路的长尾电路的分析计算分析计算vi2RB1RB1RCRCvCCvi1vovo1vo21234-vEERERw1、增加元件的作用、增加元件的作用调零电位器，使vi=0时vo=0共模反馈电阻，能区别对待共模和差模信号-vEE21RB1RB1RCRCvCCvi1vovo1vo234RERWic1REic2对共模信号提供RE上的直流压降，保证VE0ic2对差模信号REic1对对共模信号共模信号有很强的负反馈作用，对有很强的负反馈作用，对差模信号差模信号短路短路vi2(动画6-1)2 2 长尾电路的分析长尾电路的分析差动放大电路的输入和输出方式差动放大

6、电路的输入和输出方式信号的输入方式：若信号同时加到信号的输入方式：若信号同时加到1 1端和端和2 2端之间，称为端之间，称为双端输双端输入入；RB1RB1RCRCvCCvivovo1vo2134-vEERE2信号仅从一个输入端信号仅从一个输入端和地之间和地之间加入，另一端接地，称为加入，另一端接地，称为单单端输入。端输入。RB1RB1RCRCvCCvivovo1vo2134-vEERE2差动放大电路有两个输出端，一个是集电极C1，另一个是集电极C2。从C1（3端）和C2（4端）之间输出称为双端输出双端输出，RB1RB1RCRCvCCvivo134-vEERE2023/6/3RB1RB1RCRC

7、UCCui1uo1-UEEREui2 仅从集电极 C1（或C2）对地输出，称为单端输出单端输出。RB1RB1RCRCvCCvi1vo1-vEEREvi2单端输出时，单端输出时，差动放大电路差动放大电路的两个输入端与输出极性不同：的两个输入端与输出极性不同：同相输入端同相输入端，输出信号极性与输入信号相同，则该输入端称输出信号极性与输入信号相同，则该输入端称为同相输入端。为同相输入端。反相输入端反相输入端输出信号的极性与输入信号相反，输出信号的极性与输入信号相反，则该输入端称为反相输入端。则该输入端称为反相输入端。3 长尾差动放大电路的静态计算 由IB的计算式可知，Re对一半差分电路而言，只有2

8、 Re 才能获得相同的电压降。RSRC2REVCC-VEERB1RB1RCRCvCCvivo134-vEERE4 长尾电路差模输入的动态分析长尾电路差模输入的动态分析 差分放大电路的差模工作状态分为四种:1.双端输入、双端输出（双-双）2.双端输入、单端输出（双-单）3.单端输入、双端输出（单-双）4.单端输入、单端输出（单-单）主要讨论的问题有：差模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻 双端输入差放电路如图06.04所示。负载电阻接在两集电极之间。vi 接在两输入端之间，也可看成 vi/2各接在两输入端与地之间。这种方式适用于双端输出，输出均不接地的情况。双端输入双端输出双端输入双端输出RB

9、1RB1RCRCvCCvivo134-vEEREvi/2vi/2RB1RB1RCRCvCCvivo134-vEERERB1RCvi113vo1差模输入电阻差模输入电阻差模电压放大倍数差模电压放大倍数 输出电阻输出电阻说明：说明：差模信号输入时，RE上的交流信号抵消，虽然RE上没并联电容，但对交流信号仍短路。差模电压放大倍数=单管的电压放大倍数。RB影响电压放大倍数负载分到每个管子为RL/2RB1RB1RCRCvCCvivo134-vEERERB1RCvi113vo1RL/2RL双端输入单端输出双端输入单端输出 这种方式适用于将差分信号转换为单端输出的信号。双端输入单端输出因只利用了一个集电极输

10、出的变化量，所以它的差模电压放大倍数是双端输出的二分之一。RB1RB1RCRCVCCvivo134-VEEREvi1vi2RB1RB1RCRCVCCvivo134-VEERERB1RCvi113vo1 输出电阻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()()beB1Lc2/rRRR+-bRL1.1.R1R1、R RL L对静态工作点有影响。对静态工作点有影响。n差差2 2、差模电压放大倍数、差模电压放大倍数=单管的电压放大倍数的单管的电压放大倍数的一半一半。nA3A3、A Ad d可正可负：可正可负：若信号从若信号从3 3端输出，则端输出，则1 1端为反相输入端，端为反相输入

11、端，2 2端为同相输入端。端为同相输入端。若信号从若信号从4 4端输出，则端输出，则2 2端为反相输入端，端为反相输入端，1 1端为同相输入端。端为同相输入端。n单单4 4、单端输出时，只靠射极电阻、单端输出时，只靠射极电阻R RE E来抑制零漂，两管零漂互相来抑制零漂，两管零漂互相补偿的作用消失，故其零漂较大，共模电压放大倍数较大补偿的作用消失，故其零漂较大，共模电压放大倍数较大RB1RCvi13vo12RE单端输出说明：单端输出说明：RB1RB1RCRCVCCvivo134-VEERE 单端输入双端输出单端输入双端输出 单端输入信号可以转换为双端输入，这种方式用于将单端信号这种方式用于将单

12、端信号转换成双端差分信号转换成双端差分信号,可用于输可用于输出负载不接地的情况。出负载不接地的情况。vi1=vi2 =vi/2RB1RB1RCRCVCCvivo134-VEEREvi1vi2单端输入双端输出单端输入双端输出与与双端输入双端输出双端输入双端输出结结果一样果一样单端输入单端输出单端输入单端输出与双端输入单端输出差模动态分析一样 计算共模放大倍数Avc的微变等效电路，如图 06.08 所示。其中Re用2Re等效，这与差模时不同。Avc的大小，取决于差分电路的对称性，双端输出时可以认为等于零。单端输出时为 单端输出共模放大倍数单端输出共模放大倍数A Av vc c共模抑制比的计算共模抑

13、制比的计算 如果输入信号极性相同，幅度也相同，则是纯共模信号。如果极性相同，但幅度不等，则可以认为既包含共模信号，又包含差模信号，应分开加以计算，如图06.07所示。例如温漂信号属共模信号，它对差分放大电路中Ic1和Ic2的影响相同。图06.07共模差模信 号混合的情况 共模抑制比KCMR是差动放大器的一个重要指标。，或 双端输出时KCMR可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比为(动画6-2)3 带恒流源差动放大电路的分析1 问题的提出单端输出时，为提高共模抑制比，有两个途径，一是增大差模电压放大倍数，一单端输出时，为提高共模抑制比，有两个途径，一是增大差模电压放大倍数，一是减小共模电压放大倍

14、数，是减小共模电压放大倍数，为了为了减小共模电压放大倍数减小共模电压放大倍数可加大可加大RE。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。能否找到一个器件为保证工作点不变，必须提高负电源，这是不经济的。能否找到一个器件交流电交流电阻大，直流电阻小阻大，直流电阻小的元件的元件？IQVVQIQVI直流电阻交流电阻恒流源T3来代替Re。恒流源动态电阻大，可提高共模抑制比。同时恒流源的管压降只有几伏，可不必提高负电源之值。这种电路称为恒流源差分放大电路，电路如图。利用三极管CE两端的恒流特性代替RERBRBRCRCvivo134-VEERERB1RB2T3ABVCC电路分析电路分析 静态分析静态分析：从T3开始RBRBRCRCvivo134-VEERERB1RB2RLT3AB动态分析与长尾电路一样，即增加的元件不影响动态参数动态分析与长尾电路一样，即增加的元件不影响动态参数RBRBRCRCVCCvivo134-VEERERB1RB2T3RBRBRCRCVCCvivo134-VEERERB2T3VZ