模電差分式放大電路

1、模電課件差分式放大電路第1頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四5.2.1 概述 一、差分式放大電路的組成 二、差分式放大電路的輸入和輸出方式 三、差模信號(hào)和共模信號(hào)第2頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四一、差分式放大電路的組成 差分式放大電路是由對(duì)稱的兩個(gè)基本放大電路，通過射極公共電阻耦合構(gòu)成的如圖所示。 對(duì)稱的含義是兩個(gè)三極管的特性一致，電路參數(shù)對(duì)應(yīng)相等。即：1=2= VBE1=VBE2= VBE rbe1= rbe2= rbe ICBO1=ICBO2= ICBO第3頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四二、差分式放大電路的輸入和輸

2、出方式差分式放大電路一般有兩個(gè)輸入端：同相輸入端反相輸入端 差分式放大電路可以有兩個(gè)輸出端，一個(gè)是集電極C1，另一個(gè)是集電極C2。 從C1和C2輸出稱為雙端輸出，僅從集電極 C1或C2對(duì)地輸出稱為單端輸出。 根據(jù)規(guī)定的正方向，在一個(gè)輸入端加上一定極性的信號(hào)，如果所得到的輸出信號(hào)極性與其相同，則該輸入端稱為同相輸入端。反之稱為反相輸入端。 信號(hào)的輸入方式：若信號(hào)同時(shí)加到同相輸入端和反相輸入端，稱為雙端輸入；若信號(hào)僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加入，稱為單端輸入。第4頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四圖5.7 共模信號(hào)和差模信號(hào)示意圖三、差模信號(hào)和共模信號(hào) 差動(dòng)放大電路僅對(duì)差模信號(hào)具有放

3、大能力，對(duì)共模信號(hào)不予放大。 溫度、干擾等對(duì)三極管電流的影響相當(dāng)于加入了共模信號(hào)。差動(dòng)放大電路是模擬集成運(yùn)算放大器輸入級(jí)所采用的電路形式。差模信號(hào)共模信號(hào) 是指在兩個(gè)輸入端加上幅度相等，極性相反的信號(hào)。 是指在兩個(gè)輸入端加上幅度相等，極性相同的信號(hào)。第5頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四第6頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四四、電路抑制零點(diǎn)漂移的原理 在差動(dòng)放大電路中，無論是溫度變化，還是電源電壓波動(dòng)都會(huì)引起兩管集電極電流以及相應(yīng)的集電極電壓相同的變化，其效果相當(dāng)于在兩個(gè)輸入端加了共模信號(hào)，由于電路的對(duì)稱性，在理想情況下可使輸出電壓不變，從而抑制零點(diǎn)

4、漂移。第7頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四圖5.5 雙電源差動(dòng)放大電路（長尾式）5.2.2 差分式放大電路的靜態(tài)分析分析方法與基本放大電路基本相同。為了穩(wěn)定每個(gè)管子的靜態(tài)工作點(diǎn)，提高單端輸出抑制共模干擾能力，將Re從接地改為接負(fù)電源EE。 由 IB 的計(jì)算式可知，Re對(duì)一半差分電路而言，只有 2Re才能獲得相同的電壓降。 由于接入負(fù)電源，所以偏置電阻 Rb 可以取消，改為EE和Re提供基極偏置電流。基極電流為:(動(dòng)畫5-1) 第8頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四5.2.3 差分式放大電路的動(dòng)態(tài)分析一、差模狀態(tài)動(dòng)態(tài)分析 二、共模狀態(tài)動(dòng)態(tài)分析三、恒流

5、源差分式放大電路第9頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四 如果輸入信號(hào)極性相同，幅度也相同，則是純共模信號(hào)。如果極性相同，但幅度不等，則可以認(rèn)為既包含共模信號(hào)，又包含差模信號(hào)，應(yīng)分開加以計(jì)算。Uid1 = Uid2 = (Ui1 Ui2 )/2Uic = (Ui1 + Ui2 )/2Ui1 = Uic1 + Uid1Ui2 = Uic2 + Uid2第10頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四一、差模狀態(tài)動(dòng)態(tài)分析 差分式放大電路的差模工作狀態(tài)分為四種:雙端（單端）輸入，雙端輸出雙端（單端）輸入，單端輸出 主要討論的問題有： 差模電壓放大倍數(shù) 差模輸入電阻

6、輸出電阻第11頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四 圖5.8 雙端輸入雙端輸出 雙端輸入差放電路如圖 5.8 所示，負(fù)載電阻接在兩集電極之間， vi 接在兩輸入端之間，也可看成 vi/2 各接在兩輸入端與地之間。雙端輸入雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)差模輸出電阻第12頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四3. 主要指標(biāo)計(jì)算（1）差模情況接入負(fù)載時(shí)以雙倍的元器件換取抑制零漂的能力 雙入、雙出第13頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四單端輸入雙端輸出 單端輸入信號(hào)可以轉(zhuǎn)換為雙端輸入 這種方式用于將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙端差分信號(hào)，可用于輸出負(fù)載不接地的

7、情況。圖5.10 單端輸入轉(zhuǎn)換為 雙端輸入vi1 = vi2 = vi /2第14頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四雙端輸入單端輸出 圖5.9 雙端輸入單端輸出差模輸出電阻差模電壓放大倍數(shù)第15頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四單端輸入單端輸出 通過從 T1 或 T2 的集電極輸出，可以得到輸出與輸入之間或電位反相或電位同相的關(guān)系從 。T1 的基極輸入信號(hào)，從 C1 輸出，為反相；從 C2 輸出為同相。第16頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四 計(jì)算共模放大倍數(shù) Avc 的微變等效電路，其中Re用 2Re 等效。Avc 的大小，取

8、決于電路的對(duì)稱性，雙端輸出時(shí)可以認(rèn)為等于零。單端輸出時(shí)為：二、共模狀態(tài)動(dòng)態(tài)分析(1)共模放大倍數(shù) AvcRe越大,共模放大倍數(shù) Avc越小,抑制零漂能力增強(qiáng)第17頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四共模輸入、輸出電阻第18頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四(2)共模抑制比 共模抑制比 KCMR 是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)?；?雙端輸出時(shí) KCMR 可認(rèn)為等于無窮大，單端輸出時(shí)共模抑制比(動(dòng)畫 5-2)抑制零漂能力越強(qiáng)第19頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四（3）頻率響應(yīng)高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大直流信號(hào)。第20頁，共24頁

9、，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四三、帶恒流源的差分式放大電路 為了提高共模抑制比，應(yīng)加大Re。但Re加大后，為保證工作點(diǎn)不變，必須提高負(fù)電源，這是不經(jīng)濟(jì)的。為此可用恒流源 T3 來代替Re 。恒流源動(dòng)態(tài)電阻大，可提高共模抑制比。同時(shí)恒流源的管壓降只有幾伏，可不必提高負(fù)電源的值。這種電路稱為恒流源差動(dòng)放大電路，電路如圖 5.13 所示。圖5.13 恒流源差動(dòng)放大電路恒流源電流數(shù)值為：IE =(VZ - VBE3 )/ Re 第21頁，共24頁，2022年，5月20日，6點(diǎn)50分，星期四5.3 差分式放大電路的傳輸特性根據(jù)iC1= iE1，iC2= iE2vBE1= vi1= vid/2vBE2= vi2 = -vid/2 又 vO1VCCiC1Rc1 vO2VCCiC2Rc2可得傳輸特性曲線 vO