演示文稿差分放大電路

演示文稿差分放大電路當(dāng)前第1頁\共有36頁\編于星期日\7點（優(yōu)選）差分放大電路當(dāng)前第2頁\共有36頁\編于星期日\7點6.1概述6.2差分放大電路的靜態(tài)計算6.3差分放大電路的動態(tài)計算06差分放大電路當(dāng)前第3頁\共有36頁\編于星期日\7點6.1概述

6.1.1差分放大電路的組成

6.1.2差分放大電路的輸入和輸出方式

6.1.3差模信號和共模信號當(dāng)前第4頁\共有36頁\編于星期日\7點6.1.1差分放大電路的組成

差分放大電路是由對稱的兩個基本放大電路，通過射極公共電阻耦合構(gòu)成的。如圖06.01所示。對稱的含義是兩個三極管的特性一致，電路參數(shù)對應(yīng)相等。圖06.01差分放大電路即：1=2=

VBE1=VBE2=VBE

rbe1=rbe2=rbe

ICBO1=ICBO2=ICBO

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb當(dāng)前第5頁\共有36頁\編于星期日\7點6.1.2差分放大電路的

輸入和輸出方式

差分放大電路一般有兩個輸入端：

同相輸入端，

反相輸入端。

差分放大電路可以有兩個輸出端，一個是集電極C1，另一個是集電極C2。

從C1

和C2輸出稱為雙端輸出，僅從集電極C1或C2

對地輸出稱為單端輸出。

根據(jù)規(guī)定的正方向，在一個輸入端加上一定極性的信號，如果所得到的輸出信號極性與其相同，則該輸入端稱為同相輸入端。

反之，如果所得到的輸出信號的極性與其相反，則該輸入端稱為反相輸入端。

信號的輸入方式：若信號同時加到同相輸入端和反相輸入端，稱為雙端輸入；若信號僅從一個輸入端對地加入，稱為單端輸入。當(dāng)前第6頁\共有36頁\編于星期日\7點圖06.02共模信號和差模信號示意圖6.1.3差模信號和共模信號

差分放大電路僅對差模信號具有放大能力，對共模信號不予放大。

溫度對三極管電流的影響相當(dāng)于加入了共模信號。差分放大電路是模擬集成運算放大器輸入級所采用的電路形式。

差模信號共模信號

是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相反的信號。

是指在兩個輸入端加上幅度相等，極性相同的信號。當(dāng)前第7頁\共有36頁\編于星期日\7點圖06.03雙電源差分放大電路6.2差分放大電路的靜態(tài)計算

差分放大電路的靜態(tài)和動態(tài)計算方法與基本放大電路基本相同。為了使差分放大電路在靜態(tài)時，其輸入端基本上是零電位，將Re從接地改為接負電源－VEE。

由IB的計算式可知，Re對一半差分電路而言，只有2Re

才能獲得相同的電壓降。

如圖06.03所示。由于接入負電源，所以偏置電阻Rb可以取消，改為－VEE和Re提供基極偏置電流?；鶚O電流為:(動畫6-1)當(dāng)前第8頁\共有36頁\編于星期日\7點6.3差分放大電路的動態(tài)計算差模狀態(tài)動態(tài)計算

共模狀態(tài)動態(tài)計算恒流源差分放大電路

當(dāng)前第9頁\共有36頁\編于星期日\7點6.3.1差模狀態(tài)動態(tài)計算

差分放大電路的差模工作狀態(tài)分為四種:

1.雙端輸入、雙端輸出（雙----雙）

2.雙端輸入、單端輸出（雙----單）

3.單端輸入、雙端輸出（單----雙）

4.單端輸入、單端輸出（單----單）主要討論的問題有：

差模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻輸出電阻當(dāng)前第10頁\共有36頁\編于星期日\7點圖06.04雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)Avd

雙端輸入差放電路如圖06.04所示。負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。

這種方式適用于雙端輸入和雙端輸出，輸入、輸出均不接地的情況。①雙端輸入雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)

當(dāng)前第11頁\共有36頁\編于星期日\7點差動放大器雙入——雙出微變等效電路當(dāng)前第12頁\共有36頁\編于星期日\7點(1)差模電壓放大倍數(shù)Avd②雙端輸入單端輸出差模電壓放大倍數(shù)

這種方式適用于將差分信號轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號。

雙端輸入單端輸出因只利用了一個集電極輸出的變化量，所以它的差模電壓放大倍數(shù)是雙端輸出的二分之一。

圖06.05雙端輸入單端輸出當(dāng)前第13頁\共有36頁\編于星期日\7點

③單端輸入雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)

單端輸入信號可以轉(zhuǎn)換為雙端輸入，其轉(zhuǎn)換過程見圖06.06。右側(cè)的Rs+rbe歸算到發(fā)射極回路的值[(Rs+rbe)/(1+)]<<Re，故Re對Ie分流極小，可忽略，于是有:

這種方式用于將單端信號轉(zhuǎn)換成雙端差分信號,可用于輸出負載不接地的情況。圖06.06單端輸入轉(zhuǎn)換為雙端輸入vi1=－vi2=vi/2當(dāng)前第14頁\共有36頁\編于星期日\7點④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，從C1

輸出，為反相；從C2

輸出為同相。當(dāng)前第15頁\共有36頁\編于星期日\7點

(2)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。(3)輸出電阻

輸出電阻在

單端輸出時，

雙端輸出時，

當(dāng)前第16頁\共有36頁\編于星期日\7點6.3.2共模狀態(tài)動態(tài)計算

如果輸入信號極性相同，幅度也相同則是純共模信號。如果極性相同，但幅度不等，則可以認為既包含共模信號，又包含差模信號，應(yīng)分開加以計算，如圖06.07所示。

例如溫漂信號屬共模信號，它對差分放大電路中Ic1和Ic2的影響相同。圖06.07共模差模信號混合的情況當(dāng)前第17頁\共有36頁\編于星期日\7點

計算共模放大倍數(shù)Avc的微變等效電路，如圖06.08所示。其中Re用2Re等效，這與差模時不同。Avc的大小，取決于差分電路的對稱性，雙端輸出時可以認為等于零。單端輸出時為:圖06.08共模微變等效電路(1)共模放大倍數(shù)Avc當(dāng)前第18頁\共有36頁\編于星期日\7點(2)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一個重要指標(biāo)。，或

雙端輸出時KCMR可認為等于無窮大，單端輸出時共模抑制比(動畫6-2)當(dāng)前第19頁\共有36頁\編于星期日\7點6.3.3恒流源差分放大電路

為了提高共模抑制比應(yīng)加大Re

。但Re加大后，為保證工作點不變，必須提高負電源，這是不經(jīng)濟的。為此可用恒流源T3來代替Re

。恒流源電流數(shù)值為IE=(VZ

-VBE3)/Re

圖06.09恒流源差分放大電路

恒流源動態(tài)電阻大，可提高共模抑制比。同時恒流源的管壓降只有幾伏，可不必提高負電源之值。這種電路稱為恒流源差分放大電路，電路如圖06.09所示。當(dāng)前第20頁\共有36頁\編于星期日\7點07多級放大電路多級放大電路概述7.17.2直接耦合多級放大電路7.3多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計算7.4變壓器耦合的特點當(dāng)前第21頁\共有36頁\編于星期日\7點多級放大電路的放大倍數(shù)耦合形式零點漂移7.1多級放大電路概述當(dāng)前第22頁\共有36頁\編于星期日\7點7.1.1耦合形式

多級放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級聯(lián)問題，即耦合問題。放大電路的級間耦合必須要保證信號的傳輸，且保證各級的靜態(tài)工作點正確。

耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件。級間采用電容或變壓器耦合。電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號，漂移信號和低頻信號不能通過。直接耦合電路可傳輸?shù)皖l甚至直流信號，因而緩慢變化的漂移信號也可以通過直接耦合放大電路。直接耦合電抗性元件耦合根據(jù)輸入信號的性質(zhì)，就可決定級間耦合電路的形式。當(dāng)前第23頁\共有36頁\編于星期日\7點

耦合電路的簡化形式如圖07.01所示。

直接耦合或電阻耦合使各放大級的工作點互相影響，應(yīng)認真加以解決。

(a)阻容耦合(b)直接耦合(c)變壓器耦合圖07.01耦合電路的形式當(dāng)前第24頁\共有36頁\編于星期日\7點7.1.2零點漂移零點漂移

是三極管的工作點隨時間而逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點漂移的主要原因是溫度的影響，所以有時也用溫度漂移或時間漂移來表示。工作點參數(shù)的變化往往由相應(yīng)的指標(biāo)來衡量。

一般將在一定時間內(nèi)，或一定溫度變化范圍內(nèi)的輸出級工作點的變化值除以放大倍數(shù)，即將輸出級的漂移值歸算到輸入級來表示的。例如V/C或V/min。當(dāng)前第25頁\共有36頁\編于星期日\7點7.1.3直接耦合放大電路的構(gòu)成

直接耦合或電阻耦合使各放大級的工作點互相影響，這是構(gòu)成直接耦合多級放大電路時必須要加以解決的問題。電位移動直接耦合放大電路NPN+PNP組合電平移動直接耦合放大電路電流源電平移動放大電路(1)(2)(3)當(dāng)前第26頁\共有36頁\編于星期日\7點電位移動直接耦合放大電路(1)

于是

VC1=VB2

VC2=VB2+VCB2＞VB2（VC1

）這樣，集電極電位就要逐級提高，為此后面的放大級要加入較大的發(fā)射極電阻，從而無法設(shè)置正確的工作點。這種方式只適用于級數(shù)較少的電路。

如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級直接連接，如圖07.02所示。

圖07.02前后級的直接耦合

當(dāng)前第27頁\共有36頁\編于星期日\7點(2)NPN+PNP組合電平移動直接耦合放大電路

級間采用NPN管和PNP管搭配的方式，如圖07.03所示。由于NPN管集電極電位高于基極電位，PNP管集電極電位低于基極電位，它們的組合使用可避免集電極電位的逐級升高。

圖07.03NPN和PNP管組合當(dāng)前第28頁\共有36頁\編于星期日\7點電流源電平移動放大電路(3)

但電流源交流電阻大，在R1上的信號損失相對較小，從而保證信號的有效傳遞。同時,輸出端的直流電平并不高，實現(xiàn)了直流電平的合理移動。

在模擬集成電路中常采用一種電流源電平移動電路，如圖07.04所示。

圖07.04電流源電平移動電路

電流源在電路中的作用實際上是個有源負載，其上的直流壓降小，通過R1上的壓降可實現(xiàn)直流電平移動。當(dāng)前第29頁\共有36頁\編于星期日\7點7.2多級放大電路電壓放大倍數(shù)的計算

在求分立元件多級放大電路的電壓放大倍數(shù)時有兩種處理方法。輸入電阻法開路電壓法

一是將后一級的輸入電阻作為前一級的負載考慮，即將第二級的輸入電阻與第一級集電極負載電阻并聯(lián)。

二是將后一級與前一級開路，計算前一級的開路電壓放大倍數(shù)和輸出電阻