3.3 差分放大电路 (1)

3.3 差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因 二、差分放大电路的组成与分析 三、差分放大电路的四种接法 四、具有恒流源的差分放大电路

五、差分放大电路的改进

一、零点漂移现象及其产生的原因1. 什么是零点漂移现象：ΔuI=0,ΔuO≠0的现象。

产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶 体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路

二、差分放大电路的组成(长尾式)零点 漂移

零输入 零输出

若V与UC的 变化一样， 则输出电压 就没有漂移

参数理想对称： Rb1= Rb2,Rc1= Rc2, Re1= Re2; T1、T2在任何温度 下特性均相同。

信号特点？ 能否放大？

长尾式差分放大电路的组成特点典型 电路

在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出。

三、长尾式差分放大电路的分析 1. Q点：令uI1= uI2=0 晶体管输入回路方程：VEE I BQ Rb U BEQ 2I EQ Re

通常，Rb较小，且IBQ很小，故I EQ VEE U BEQ 2Re

Rb是必要的吗？

I BQ

I EQ 1

,U CEQ U CQ U EQ VCC I CQ Rc ( I BQ Rb U BEQ ) VCC I CQ Rc U BEQ

也可以利用单边输出回 路求UCEQ VCC I CQ Rc 2I EQ Re

2. 抑制共模信号共模信号：数值相等、 极性相同的输入信号，即

uI1 uI2 uIc

iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2uO uC1 uC2 (uCQ1 uC1 ) (uCQ2 uC2 ) 0 uOc 共模放大倍数 Ac ,参数理想对称时 c 0 A uIc

2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用 uOc 共模放大倍数 Ac uIc 参数理想对称时 Ac 0对于每一边 电路，Re=?

Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。

3. 放大差模信号差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号，即

uI1 uI2 uId / 2 iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 uO 2 uC1△iE1=-△ iE2,Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。

差模信号作用时的动态分析为什么？

差模放大倍数

uod Ad uIdRL ) 2

Ri 2( Rb rbe ) ,Ro 2RcRL ( Rc ∥ ) 2 Ad Rb rbe

uId iB 2( Rb rbe ) uod iC 2( Rc ∥

4. 动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR共模抑制比KCMR:综合考察差分放大电路放大差模信号 的能力和抑制共模信号的能力。K CMR Ad Ac

在参数理想对称的情况 下， K CMR 。

在实际应用时，信号源需要有“ 接地”点，以避免 干扰；或负

载需要有“ 接地”点，以安全工作。 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种 接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输 入双端输出、单端输入单端输出。

四、差分放大电路的四种接法1. 双端输入单端输出：Q点分析

由于输入回路没有变 化，所以IEQ、IBQ、ICQ 与双端输出时一样。但 是UCEQ1≠ UCEQ2。

U CQ1

RL VCC I CQ ( Rc ∥ RL ) Rc RL

U CQ2 VCC I CQ Rc

1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析

1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe

Ri 2( Rb rbe ),Ro Rc

1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析

1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe

( Rc ∥ RL ) Ac Rb rbe 2(1 ) Re

K CMR

Rb rbe 2(1 ) Re 2( Rb rbe )

2. 单端输入双端输出

共模输入电压差模输入电压 在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？ 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：

uId uI,uIc uI / 2

3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下输入方式： Ri均为2(Rb+rbe);双端输入时无共模信号输入， 单端输入时有共模信号输入。 输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。

RL 单端输出：A ( Rc ∥ RL ) d ( Rc ∥ ) 2( Rb rbe ) 2 双端输出：Ad ( Rc ∥ RL ) Rb rbe Ac Rb rbe 2(1 ) Re Ac 0 Rb rbe 2(1 ) Re K CMR

Ro 2 Rc

K CMR Ro Rc

2( Rb rbe )

五、具有恒流源的差分放大电路为什么要采用电流源？Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，KCMR 越大，差分放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以至于Re太大 就不合理了。 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。

解决方法：采用电流源！

五、具有恒流源的差分放大电路

等效电阻 为无穷大

R2 VEE U BEQ R1 R2 I 2 I B3,I E3 R3

近似为 恒流

六、差分放大电路的改进1. 加调零电位器RW1) RW取值应大些？还是小 些？ 2) RW对动态参数的影响？ 3) 若RW滑动端在中点，写 出Ad、Ri的表达式。

Ad

RcRW Rb rbe (1 ) 2

Ri 2( Rb rbe ) (1 ) RW

2. 场效应管差分放大电路

Ad g m Rd Ri Ro 2Rd

讨论一

若uI1=10mV,uI2=5mV,则uId=? uIc=? uId=5mV ,uIc=7.5mV

例3.3.1

Rb=1kΩ,Rc=10kΩ,RL=5.1kΩ,VCC=12V,VEE=6V, β=100, rbe=2KΩ,UBEQ=0.7v,T1、T2管的发射极静态电流为0.5mA。 1、Re取值应为多少？UCEQ1、UCEQ2为多少？ 2、计算Aud、Ri和Ro 3、电路改单端输出，直流表测量Uo=3V,输入UI约为多少？ 设共模输出电压可以忽略不计。

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