《差分放大電路》PPT課件

第十一講直接耦合放大電路,一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因,二、長尾式差分放大電路的組成,三、長尾式差分放大電路的分析,四、差分放大電路的四種接法,五、具有恒流源的差分放大電路,六、差分放大電路的改進(jìn),在實(shí)際應(yīng)用中，許多信號(hào)是變化緩慢的物理量，需要對(duì)其放大后才能驅(qū)動(dòng)負(fù)載。由于是低頻信號(hào)，所以采用直接耦合放大電路。,直接耦合放大電路,在實(shí)際電路中，直接耦合放大電路多采用差分放大電路,一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因,1、什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：uI0，uO0的現(xiàn)象。,零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：輸入電壓ui為0,而輸出電壓uo不為0并且緩慢變化的現(xiàn)象,產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，器件老化。其中晶體管的特性對(duì)溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。,一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因,克服溫漂的方法：引入直流負(fù)反饋，溫度補(bǔ)償。典型電路：差分放大電路,在阻容耦合放大電路中，前一級(jí)uo的緩慢變化的漂移電壓都降落在耦合電容之上，不會(huì)傳入下一級(jí)放大電路。,在直接耦合放大電路中，這種漂移電壓和有用信號(hào)一起送到下一級(jí)被放大，導(dǎo)致電路不能正常工作需要采取措施，抑制溫度漂移,二、差分放大電路的組成,零點(diǎn)漂移,是直接耦合放大電路基本單元電路,在典型工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中，溫度變化時(shí)ICQ總是有微小變化，導(dǎo)致輸出電壓uo的微小變化，所以也存在穩(wěn)漂問題,零輸入零輸出,若V與UC的變化一樣，則輸出電壓就沒有漂移,如何抑制溫漂,改變電壓輸出端，找到一受溫度控制的直流電壓源V電壓值與UCQ同步變化,當(dāng)輸入信號(hào)ui=0時(shí),可以抑制溫漂,參數(shù)理想對(duì)稱：Rb1=Rb1，Rc1=Rc1，Re1=Re1;T1、T2在任何溫度下特性均相同。,如何實(shí)現(xiàn)溫控電壓源V,采用電路參數(shù)完全相同，管子特性完全相同的電路，則兩管子的集電極電位UCQ1和UCQ2同步變化能夠抑制溫漂,差分放大電路,共模信號(hào),Ui1與Ui2為大小相等，極性相同的輸入,信號(hào)（共模信號(hào)）時(shí)，輸出電壓,差分放大電路對(duì)共模信號(hào)有很好的抑制作用,差模信號(hào),Ui1與Ui2為大小相等，極性相反的輸入,信號(hào)（差模信號(hào)）時(shí)，輸出電壓,差分放大電路對(duì)差模信號(hào)能夠?qū)崿F(xiàn)放大,Re1和Re2的存在，降低了電路的電壓放大能力,改進(jìn)差分放大電路,改進(jìn)后的差分放大電路，在差模信號(hào)作用下，流經(jīng)Re的電流變化為0，Re對(duì)差模信號(hào)沒有反饋?zhàn)饔?，相?dāng)于短路，可以提高對(duì)差模信號(hào)的放大能力,克服Re1和Re2對(duì)電壓放大能力的影響,對(duì)電路進(jìn)一步簡化，并實(shí)現(xiàn)信號(hào)源和電源的共地得到經(jīng)典的長尾式放大電路,電路參數(shù)理想對(duì)稱,在理想對(duì)稱的情況下：1、克服零點(diǎn)漂移；2、零輸入零輸出。,三、長尾式差分放大電路的分析1、Q點(diǎn)：令uI1=uI2=0,Rb是必要的嗎？,1、Q點(diǎn),晶體管輸入回路方程：,通常，Rb較小，且IBQ很小，故,2、抑制共模信號(hào),共模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相同的輸入信號(hào)，即,2、抑制共模信號(hào)：Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔?Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘?hào),對(duì)于每一邊電路，Re=?,如T()IC1IC2UEIB1IB2IC1IC2,抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。,3、放大差模信號(hào),iE1=iE2，Re中電流不變，即Re對(duì)差模信號(hào)無反饋?zhàn)饔谩?差模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號(hào)，即,為什么？,差模信號(hào)作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析,差模放大倍數(shù),4、動(dòng)態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、Ro、Ac、KCMR,共模抑制比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差模信號(hào)的能力和抑制共模信號(hào)的能力。,在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有“接地”點(diǎn)，以避免干擾；或負(fù)載需要有“接地”點(diǎn)，以安全工作。,根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。,四、差分放大電路的四種接法1、雙端輸入單端輸出：Q點(diǎn)分析,由于輸入回路沒有變化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時(shí)一樣。但是UCEQ1UCEQ2。,1、雙端輸入單端輸出：差模信號(hào)作用下的分析,1、雙端輸入單端輸出：共模信號(hào)作用下的分析,1、雙端輸入單端輸出：問題討論,1、T2的Rc可以短路嗎？2、什么情況下Ad為“”？3、雙端輸出時(shí)的Ad是單端輸出時(shí)的2倍嗎？,2、單端輸入雙端輸出,輸入差模信號(hào)的同時(shí)總是伴隨著共模信號(hào)輸入：,在輸入信號(hào)作用下發(fā)射極的電位變化嗎？說明什么？,2、單端輸入雙端輸出,靜態(tài)時(shí)的值,問題討論：1、UOQ產(chǎn)生的的原因？2、如何減小共模輸出電壓？,3、四種接法的比較：電路參數(shù)理想對(duì)稱條件下,輸入方式：Ri均為2（Rb+rbe）；雙端輸入時(shí)無共模信號(hào)輸入，單端輸入時(shí)有共模輸入。,輸出方式：Q點(diǎn)、Ad、Ac、KCMR、Ro均與之有關(guān)。,五、具有恒流源的差分放大電路為什么要采用電流源？,Re越大，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，單端輸出時(shí)的Ac越小，KCMR越大，差分放大電路的性能越好。但為使靜態(tài)電流不變，Re越大，VEE越大，以至于Re太大就不合理了。需在低電源條件下，得到趨于無窮大的Re。,解決方法：采用電流源！,五、具有恒流源的差分放大電路,等效電阻為無窮大,近似為恒流,1)RW取值應(yīng)大些？還是小些？2)RW對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響？3)若RW滑動(dòng)端在中點(diǎn)，寫出Ad、Ri的表達(dá)式。,六、差分放大電路的改進(jìn)1、加調(diào)零電位器RW,2、場效應(yīng)管差分放大電路,討論一,若uI1=10mV，uI2=5mV，則uId=？u