典型差分放大電路

1、典型差分放大電路作者:日期:典型差分放大電路1、典型差分放大電路的靜態(tài)分析V+Vcc(1) 電路組成丄-恥(2) 靜態(tài)工作點的計算靜態(tài)時：vs1=vs2=0,電路完全對稱，所以有又t Ie= (1+ B ) IbVee - U beI bRs1+Ube+2IeRg二Vee二1b1=Ib2=Ib=Rs 21 Re通常 Rsvv(1+ B )Re, Ube=0.7V (硅管)Ibi =Ib2=I b =因：Ici=lc2=lc= B 1 B故：Ucei=Uce2=Vcc lc Rc靜態(tài)工作電流取決于 Vee和Re。同時，在輸入信號為零時，輸出信 號電壓也為零(uo= Vc1 VC2=0),即該差放

2、電路有零輸入 零輸 出。2、差分放大電路的動態(tài)分析(1)差模信號輸入時的動態(tài)分析如果兩個輸入端的信號大小相等、極性相反，即vs1=- vs2= 或 vs1- vs2= uiduid稱為差模輸入信號。在輸入為差模方式時，若一個三極管的集電極電流增大時，則另一個 三極管的集電極電流一定減小。在電路理想對稱的條件下，有：ic1=- ic2。Re上的電流為:iE=iEi+iE2= ( I ei+ ie1) + ( Ie2+ ie2 )電路對稱時，有IE仁IE2= |e、ie1=- ie2,使流過Re上的電流iE=2lE 雙端輸入一雙端輸出放大倍數(shù):的交流通路如圖當(dāng)輸入信號從兩個三極管的基極間加入、輸出

3、電壓從兩個三極管的集電極之間輸出時，稱之為雙端輸入一雙端輸出，其差模電壓RcR srbe增益與單管放大電路的電壓增益相同，無負載的情況下u o = Vol Vo2 = 2v oiA ud _-uidVs1v s2 2vs1當(dāng)兩集電極cl、c2間接入負載電阻RL時，雙端輸入一雙端輸出時的差模電壓放大倍數(shù)為：A輸入電阻:Rid :輸出電阻：Rod2RcUoRL'ud 肓-RreRRc 2uid -2ibRs 2i b Rs rbe ；2ibRs'=2 rbeibibRlA ucuoc = vcl = V c2 _ Rcuic uic uic2Re雙端輸入一單端輸出放大倍數(shù)：Auov

4、 o1v o1" R cA ud 'uidvs1 vs22vs12（Rs*be ）輸入電阻：Rid=2rbe單端輸出時的等效電阻為：RodRc(2)共模輸入時的動態(tài)分析如果兩個輸入端信號大小相等、相位相同，即：vs仁vs2=uic則稱為共模輸入信號，用uic表示。其共模交流通路如圖： 雙端輸入一雙端輸出 輸出的共模電壓uoc=vc1 -vc2=0，雙端輸出時的共模電壓增益為:ucuic u雙端輸入一單端輸出其共模電壓增益為Auc二如二込區(qū)二0計算共模放大倍數(shù)Avc時，由于兩個輸入信號相等，Re等效為2Re。Avc的大小，取決于差分電路的對稱性，雙端輸出時等于零。單端輸出時交流

5、通路如圖所示Avc1 = Voc1vic- R'lrbe(1')2Re2 Re綜上：audA/d1u o V°1 - V°22Vo1uid Vs1 - Vs22Vs14-vnORcRs +%雙端輸入單端輸出差模電壓放大倍數(shù)Vol（RcRl）1 rLVidVil -Vi2rbe2 rbe共模抑制比KCMRKcmr =Ie&+ VQ rO2ru ocucu icAvd或v ci V c20u icKCMR =20dBA vc雙端輸出時由于Avc等于零，KCMR可認為等于無窮大，單端輸出時共模抑制比:5十1=兄/2% 一尺Avc1R：/2Re恒流源電路的基

6、準(zhǔn)電流為:|REF IE4=VCC，VEE U BE4r1r2又因IE3R3|E4R2，所以有I0IE3R2I R2 i忙4 一 _1 REFR3R3即三極管V3、V4及R1、R2、R3等值確定，則I0為一定值741型運放Av °的頻率響應(yīng)o io 1 儼 io3 io4 io5 io£ io?/Hz A開環(huán)差模電壓增益AvO開環(huán)帶寬BW (fH)單位增益帶寬BWG (fT)差模特性差模特性2. 差模輸入電阻rid和輸出電阻roBJT輸入級的運放rid 一般在幾百千歐到數(shù)兆歐MOSFET為輸入級的運放rid >1012Q超高輸入電阻運放rid > 1013Q、I

7、IB< 0.040pA一般運放的rov200Q，而超高速 AD9610的ro = 0.05Q3. 最大差模輸入電壓Vidmax共模特性1. 共模抑制比KCMR和共模輸入電阻ric一般通用型運放KCMR為(80120) dB，高精度運放可達140dB,ric> 100M Q。2. 最大共模輸入電壓Vicmax一般指運放在作電壓跟隨器時，使輸出電壓產(chǎn)生1%跟隨誤差的共模輸入電壓幅值，高質(zhì)量的運放可達士13V。功率放大器性能分析(1)輸出功率:2 _ Icm Vcem1121 Vcemc)I cmVcemI cm RL :,22222 Rl如果輸入足夠大，使輸出達到最大值 V CC-VC

8、ES ，此時的功率為最 2丿Rl2 Rl> 2大不失真輸出功率P0mPom冷VCC % j VCC(2)電源提供的功率 每個電源只提供半個周期的電流,電源提供的平均功率為：2二 0，cmFV =2血丄 Jcm *sin td( t)二電路的效率電路的效率是指輸出功率與電源提供的功率之比1I 2Rcm v丄=2 -2VCC I cm 4PVI cm RL'-tVcemJIVCC4VCC在輸出最大(Vom V CC)時得到最大輸出功率：f"omI cmVCC 2VCC I cm/ 一nFV2JT78.5%4(4)管耗vo - Vom sin時1 二VFT-.0(VCC-Vo)Rdt1/VCCVomR (Vom=0時管耗為0Vom= VCC時管耗為:Vcc24-7：Rl(5)最大管耗與輸出功率的