单端输入差分放大电路的差模输入信号

差分放大电路

通信设备任骏原:差分放大电路单端输入信号的射极耦合传输及等效变换

差分放大电路单端输入信号的射极耦合传输及等效变换

任骏原

(渤海大学物理系,辽宁锦州 121000)

摘 要:用电路分析的方法对差分放大电路单端输入信号的射极耦合传输及等效变换进行了深入研究,目的是探索单端输入差分放大电路中输入信号的作用过程。差分放大电路的单端输入信号,经差分管的发射极耦合传输,在输入回路可等效变换为差模输入信号、共模输入信号的叠加,且等效变换时与发射极电阻Re取值大小无关,Re取值大小反映了对共模输入信号的抑制程度。所述方法的创新点是给出了单端输入信号在输入回路作用下的物理过程,完善了单端输入信号的等效变换方法。

关键词:差分放大电路;单端输入;射极耦合传输;等效变换

中图分类号:TN702 34 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(2010)19 0112 02

EmitterCouplingTransmissionandEquivalentTransformationofSingle end

InputSignalinDifferentialAmplifier

RENJun yuan

(Departm

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

差分放大电路仿真分析

差分放大电路是集成运算放大器的主要单元电路之一，它具有很强的抑制零点漂移的能力。作为集成运算放大器的输入级，差分放大电路几乎完全决定着集成运算放大器的差模输入特性、共模抑制特性、输入失调特性和噪声特性。

差分放大电路经由两个参数完全相同的晶体管组成，电路结构对称。电路具有两个输入端和两个输出端，因此差分放大电路具有四种形式：单端输入单端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出以及双端输入双端输出。

实验内容：

一、理想差分放大电路

1、绘制电路图

启动Capture CIS程序，新建工程，利用Capture CIS绘图软件，绘制如下的电路原理图。

双击正弦电压源VS+的图标，在弹出的窗口中设置AC为10mV，DC为0V，VOFF 为0，VAMPL为10m，VFREQ1kHz。VS-的设置除AC为-10mV外，其余均与VS+同。

2、直流工作点分析

选择Spice | New Simulation Profile 功能选项或单击按钮，打开New

Simulation对话框，在Name文本框中输入Bias，单击 Create按钮，弹出Simulation Settings-Bias对话框，设置如下：

.. ..

..

..

保存设置，启动PSpice

基于Proteus的差分放大电路的仿真分析

杨 庆

（湖北民族学院 湖北恩施市 445000）

摘 要：差分放大电路用途十分广泛。特别是在模拟集成电路中，常作为输入级或中间放大级。利用差分放大电路的参数对称性来抑制零点漂移。也就是说，差分放大电路能放大差模信号，对共模信号有很强的抑制能力。差分放大电路的仿真分析主要是测量电路的静态工作点、单端和双端输出时的差模电压放大倍数、共模电压放大倍数及共模抑制比。 关键词：Proteus，差分放大电路，仿真，分析

中图法分类号： TN710 文献标识码：A

Simulation Analysis of Difference Amplifier Based on Proteus

YANG Qing

Abstract： Application of difference amplifier very wide range. Especially in analogue integrated circuit, often use for input stage or middle amplification stage. Make use of para

共模信号和差模信号

共模信号和差模信号

了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。变压器、共模扼流圈和自耦变压器的端接法，对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中，是引起射频干扰的主要因素，所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途，以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。在介绍这些信号特点的同时，还介绍了抑制一般噪音常用的方法。

图1差模信号

图2差模信号的波形图

2差模和共模信号

我们研究简单的两线电缆，在它的终端接有负载阻抗。每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF，共模信号分量是VCOM，电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。其电路如图1所示，其波形如图2所示。

共模信号和差模信号

2．1差模信号

纯差模信号是：V1=－V2（1）

大小相等，相位差是180°

VDIFF=V1－V2（2）

因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。

在以电缆传输信号时，差模信号是作

共模信号和差模信号

共模信号和差模信号

了解共模和差模信号之间的差别，对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。变压器、共模扼流圈和自耦变压器的端接法，对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中，是引起射频干扰的主要因素，所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途，以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。在介绍这些信号特点的同时，还介绍了抑制一般噪音常用的方法。

图1差模信号

图2差模信号的波形图

2差模和共模信号

我们研究简单的两线电缆，在它的终端接有负载阻抗。每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF，共模信号分量是VCOM，电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。其电路如图1所示，其波形如图2所示。

共模信号和差模信号

2．1差模信号

纯差模信号是：V1=－V2（1）

大小相等，相位差是180°

VDIFF=V1－V2（2）

因为V1和V2对地是对称的，所以地线上没有电流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。

在以电缆传输信号时，差模信号是作

CMOS电路不使用的输入端不能悬空，会造成逻辑混乱。 这是为什么？

CMOS电路的输入阻抗非常高,很容易受到干扰,所以必须将不用的输入端接地.

集成电路按晶体管的性质分为ＴＴＬ和ＣＭＯＳ两大类，ＴＴＬ以速度见长，ＣＭＯＳ以功

耗低而著称，其中ＣＭＯＳ电路以其优良的特性成为目前应用最广泛的集成电路。在电子制

作中使用ＣＭＯＳ集成电路时，除了认真阅读产品说明或有关资料，了解其引脚分布及极限

参数外，还应注意以下几个问题：

１、电源问题

（１）ＣＭＯＳ集成电路的工作电压一般在３－１８Ｖ，但当应用电路中有门电路的模拟 应用（如脉冲振荡、线性放大）时，最低电压则不应低于４．５Ｖ。由于ＣＭＯＳ集成电路

工作电压宽，故使用不稳压的电源电路ＣＭＯＳ集成电路也可以正常工作，但是工作在不同

电源电压的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗是不相同的，在使用中一定要注意。

（２）ＣＭＯＳ集成电路的电源电压必须在规定范围内，不能超压，也不能反接。因为在制

造过程中，自然形成许多寄生二极管，如图１所示为反相器电路，在正常电压下，这些二极

管皆处于反偏，对逻辑功能无影响，但是由于这些寄生二极管的存在，一旦电源电压过高或

电压极性接反，就会使电路产生损坏。

２、驱动能

共模和差模信号及其噪音抑制

共模和差模信号及其噪音抑制

技术分类： 模拟设计 | 2009-08-14

1 引言

了解共模和差模信号之间的差别,对正确理解脉冲磁路和工作模块之间的关系是至关重要的。变压器、共模扼流圈和自耦变压器的端接法,对在局域网（LAN）和通信接口电路中减小共模干扰起关键作用。共模噪音在用无屏蔽对绞电缆线的通信系统中,是引起射频干扰的主要因素,所以了解共模噪音将有利于更好地了解我们关心的磁性界面的电磁兼容论点。本文的主要目的是阐述差模和共模信号的关键特性和共模扼流圈、自耦变压器端接法主要用途,以及为什么共模信号在无屏蔽对绞电缆线上会引起噪音发射。在介绍这些信号特点的同时,还介绍了抑制一般噪音常用的方法。

2 差模和共模信号

我们研究简单的两线电缆,在它的终端接有负载阻抗。每一线对地的电压用符号V1和V2来表示。差模信号分量是VDIFF,共模信号分量是VCOM,电缆和地之间存在的寄生电容是Cp。其电路如图1所示,其波形如图2所示。

2．1 差模信号

纯差模信号是：V1=－V2 （1）

大小相等,相位差是180°

VDIFF=V1－V2 （2）

因为V1和V2对地是对称的,所以地线上没有电流流过。所有的差模电流（IDIFF）全流过负载。在

论文题目： 全差分套筒式共源共栅放大器设计及其共模反馈电路的研究

I

摘 要

随着便携式消费电子产品及各式各样智能设备的普及，如手机、智能手环、平板等。性能卓越的运算放大器是这些产品必不可少的组成部分。精确度高即为直流增益大（偏置处于微小的电流下，器件的尺寸长），速度高即为高单位增益带宽及单极点特性（偏置在大电流下，器件的尺寸短）。因此需要在参数中权衡、择优选取。 一般来说，只有一级的运算放大器，如套筒式运算放大器，频率响应快，增益低；两级运放增益高，单位增益带宽不佳。在综合考虑以上因素后，设计一种全差分套筒式共源共栅放大器及其共模反馈电路的结构。在保证增益情况的优良情况下，使运放的频率响应具有单极点特性以此优化单位增益带宽。

本文最初先简明扼要的阐述了MOS器件的基本工作原理，随后详尽分析、讲解了几种常见的运算放大电路结构，如基本的差动输入-差动输出结构、折叠式结构及套筒式结构，同时对其共模负反馈电路进行研究。将纷繁复杂的整体电路结构拆先分解为单一的电路模块，一步步进行设计、仿真、验证分析，再选择恰当的部分进行级联。

经过电路仿真验证，放大器增益为64

论文题目： 全差分套筒式共源共栅放大器设计及其共模反馈电路的研究

I

摘 要

随着便携式消费电子产品及各式各样智能设备的普及，如手机、智能手环、平板等。性能卓越的运算放大器是这些产品必不可少的组成部分。精确度高即为直流增益大（偏置处于微小的电流下，器件的尺寸长），速度高即为高单位增益带宽及单极点特性（偏置在大电流下，器件的尺寸短）。因此需要在参数中权衡、择优选取。 一般来说，只有一级的运算放大器，如套筒式运算放大器，频率响应快，增益低；两级运放增益高，单位增益带宽不佳。在综合考虑以上因素后，设计一种全差分套筒式共源共栅放大器及其共模反馈电路的结构。在保证增益情况的优良情况下，使运放的频率响应具有单极点特性以此优化单位增益带宽。

本文最初先简明扼要的阐述了MOS器件的基本工作原理，随后详尽分析、讲解了几种常见的运算放大电路结构，如基本的差动输入-差动输出结构、折叠式结构及套筒式结构，同时对其共模负反馈电路进行研究。将纷繁复杂的整体电路结构拆先分解为单一的电路模块，一步步进行设计、仿真、验证分析，再选择恰当的部分进行级联。

经过电路仿真验证，放大器增益为64