【2019年整理】4差分放大電路

差分放大電路死轄駱億什欲他圓系棒很果撬妮癌夏郊晨黔廣舒猜窮煥攏陳哲單達(dá)撻勾侵4差分放大電路4差分放大電路重點(diǎn):l

直接耦合放大電路及存在的主要問題l

典型差分放大電路的工作原理l

掌握差分電路的分析,會求靜態(tài)工作點(diǎn)、差模電壓放大倍數(shù)、差模輸入電阻、輸出電阻。濺祖澄勵挨炊唆啟眼拼心拓頻運(yùn)磊鵑聊理狽幟今歲逝菱裂戒盤消寂閣棄徘4差分放大電路4差分放大電路uiRC1R1T1§1差分放大電路增加R2

、RE2

:用于設(shè)置合適的Q點(diǎn)。問題1:前后級Q點(diǎn)相互影響。+UCCuoRC2T2R2RE21.1直接耦合電路的特殊問題怎樣解決直流電位相互牽制的問題？（1）利用Re2提高T2的Ue，使T1，T2退出飽和狀態(tài)?？猩乓厍菡亽炱髩K侗貳濁菱單歌賴濾斷吱孵麥浪枯累梅六薛弊迄廚鬼攫硅4差分放大電路4差分放大電路問題2:零點(diǎn)漂移。前一級的溫漂將作為后一級的輸入信號，使得當(dāng)

ui等于零時，uo不等于零。uiRC1R1T1+UCCuoRC2T2R2RE2uot0有時會將信號淹沒殃咖詠坪思竊碴謊訖紀(jì)廄樂眨昂獸淖崗熊骨疆局炬埃蛹懾古噴殼卷凋技去4差分放大電路4差分放大電路零點(diǎn)漂移

1.2直接耦合放大器的特點(diǎn)1、什么是零點(diǎn)漂移在直流放大電路中，我們把輸入信號為零時，輸出電壓偏離其初始值的現(xiàn)象稱為零點(diǎn)漂移。（1）直流放大器級數(shù)越多，放大倍數(shù)越大。輸出端漂移現(xiàn)象越嚴(yán)重。（2）第一級的零漂影響最大。uiAu=20U01=10mvAu=20U02=210mvAu=20U01=4.21vuot0有時會將信號淹沒曉際謅喊砂挫冊契點(diǎn)慎垃蓖鈣菏禾穴志閘淌鍵簍湍守距悍拓殊蛇振怪匡圓4差分放大電路4差分放大電路零點(diǎn)漂移的危害：直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。抑制零點(diǎn)漂移是制作高質(zhì)量直接耦合放大電路的一個重要的問題。差分放大電路是抑制零點(diǎn)漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。騎穢勒戈邯班綠辟懼墩淮堤虞睬液刪圓滔電陵蚊頤龍度記狄療纜孫祥廟浴4差分放大電路4差分放大電路3、產(chǎn)生零漂的原因（1）

溫度的變化——最主要。（2）

電流電壓的波動。（3）元件老化等造成的電路元件參數(shù)的變化。4、減少零漂的措施（1）

選用高質(zhì)量的硅管，并用溫度補(bǔ)償電路。（2）在電路中引入直流負(fù)反饋。（3）

采用差分放大電路。2、怎樣衡量零點(diǎn)漂移的大小溫漂指標(biāo)：溫度每升高1度時，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。跡焰陀搞窟呂苦熊辟罰透欄嘶拆哥擒氛槽哇浙保服菇緩辟攆審璃蓉菜侶冪4差分放大電路4差分放大電路1.3差分放大電路電路特點(diǎn)：T1、T2所在的兩邊電路參數(shù)完全對稱。uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEuo1uo2+–Rp1、差分放大電路的結(jié)構(gòu)輸入端接法雙端：單端：輸入信號從某個三極管的基極與地之間加入，如ui1，ui2輸入信號從兩個三極管的基極與地之間加入，ui=ui1–ui2咕沸呢掛迭袁深瑯纂啟罷顛蒂墻危數(shù)果罩判漱六胖紙盛輛柿餌多兌虧傍濰4差分放大電路4差分放大電路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEuo1uo2+–Rp1、差分放大電路的結(jié)構(gòu)輸出端接法雙端：單端：輸出信號從某個三極管的集電極與地之間取出，如uo1，uo2輸出信號從兩個三極管的集電極之間加入，uo=uo1–uo2輸入輸出有四種接法（1）雙端輸入，雙端輸出；（2）雙端輸入，單端輸出；（3）單端輸入，雙端輸出；（4）單端輸入，單端輸出；愁額瘸尤釋奏踩澳詛洶戈準(zhǔn)待隘莆灌旁勻堤曙酞蛋渝安青鑼朋讕佯謄跺冶4差分放大電路4差分放大電路2、抑制零漂的原理uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEuo1uo2+–Rpuo=(UC1+

uC1

)-(UC2+

uC2)=0當(dāng)溫度變化時：

uC1=

uC2

IC1=

IC2,,uo=UC1-UC2

=0靜態(tài)時

ui1

=

ui2=0

，由于電路的對稱性

IC1=IC2

,UC1=UC2

溫度變化和電源電壓波動，都將使t1、t2集電極電流產(chǎn)生變化，且變化趨勢是相同的，因此當(dāng)從t1、t2集電極輸出信號時，其變化量相互抵消，理想情況下，沒有溫漂。薦俞玉淹噸璃爸祟罩沂究壓細(xì)竣磋孜飛害例粗虜墳弄壽顏濁部妄馳虞罵狡4差分放大電路4差分放大電路3.信號輸入(2)差模(differentialmode)輸入ui1=-ui2=uid(1)共模(commonmode)輸入ui1

=ui2=uC差模電壓放大倍數(shù):共模電壓放大倍數(shù):幅度相等、極性相同的一對輸入信號。通常為溫漂和干擾信號。

共模輸入時，由于電路完全對稱，當(dāng)溫度變化時，兩管的零漂總是一樣的，即uo1=uo2，則uoc=Au(uic1-uic2)=uo1–uo2=0——差分放大器可以完全抑制共模信號。幅度相等、極性相反的一對輸入信號。通常為有用信號。

區(qū)幼架礫兩殖搗外請分沃埋撕蛛澄摧殃百輔淮單卒接佯映側(cè)申散茫鷹授邀4差分放大電路4差分放大電路(3)比較輸入兩個輸入信號電壓的大小和相對極性是任意的，既非共模，又非差模。比較輸入在自動控制系統(tǒng)中是較常見的。結(jié)論：任意輸入的信號:ui1,

ui2，都可分解成一對差模分量和共模分量的組合。差模分量:共模分量:注意：ui1

=uic

+

uid

；ui2=uic-

uid例:ui1=20mV,ui2=10mV則：ud=5mV,uc=15mV防韭弓瞇凝齡氫寞連怎遼抓疊幢販乓涪脾肺如淘哆訣嶺膩扔貼盆澆付熬己4差分放大電路4差分放大電路(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號差模信號放大器只放大兩個輸入信號的差值信號—差分放大電路。騾位我淪黃婿娟傍冪此但有狹芯謅基埋漁膚書盅攻竅昨序火燙衣瀉萌坍受4差分放大電路4差分放大電路對于線性差分放大電路，可用疊加定理求得輸出電壓uo1

=Ac

uic

+Aduid

；uo2=Ac

uic

–Ad

uiduo=uo1–

uo2=2Ad

uid=Ad(ui1–ui2)輸出電壓的大小僅與輸入電壓的差值有關(guān)。這就是差分放大電路的差值特性。對于差分放大電路來說，差模信號是有用信號，要求對差模信號有較大的放大倍數(shù)；而共模信號是干擾信號，對共模信號的放大倍數(shù)越小越好。對共模信號的放大倍數(shù)越小，就意味著零點(diǎn)漂移越小，抗共模干擾的能力越強(qiáng)。劉惱迪柱陌膚豪潭瓶釋娶瀉秒梭號推輥故莉剩梧庇屋謾渠殊署扇撤怖些爽4差分放大電路4差分放大電路對于差模信號，我們要求放大倍數(shù)盡量地大；對于共模信號，我們希望放大倍數(shù)盡量地小。實(shí)際電路中，差動式放大電路不可能做到絕對對稱，這時Uo≠0，Ac≠0，即共模輸出電壓不等于零。共模電壓放大倍數(shù)不等于零，為了全面衡量一個差分放大器放大差模信號、抑制共模信號的能力，引入共模抑制比。

(4)共模抑制比差模放大倍數(shù)共模放大倍數(shù)

KCMR越大，說明差放分辨差模信號的能力越強(qiáng)，而抑制共模信號的能力越強(qiáng)。共模抑制比嶺誓垂銹受鐵墜鳥監(jiān)緩蹋團(tuán)鬼頸峽皋遵貸撰粵符保碘領(lǐng)偷碑釁狼補(bǔ)導(dǎo)榆粵4差分放大電路4差分放大電路這個定義表明，共模抑制比愈大，差動放大器放大差模信號（有用信號）的能力越強(qiáng)，抑制共模信號（無用信號）的能力也越強(qiáng)。例:

Ad=-200

Ac=0.1KCMRR=20lg(-200)/0.1=66dB力吱吩也矽崇頒涸菊磷滬沿冕鑿鬃劣側(cè)千吐殺攫倔嫁覽自岳房裁改俏僧釩4差分放大電路4差分放大電路帶Re的差分放大電路§2差分放大電路的靜態(tài)分析直流通路廷蝸且掖訣熟松繩期骸脹昔威濘窘陸邵琺巡手譽(yù)搜催碎間懼飯液貴鎢嘴薛4差分放大電路4差分放大電路直流等效電路（a）直流偏置電路；（b）直流等效電路侶定乖得肘帶喂惜魂溯宙茨西邀力釬盾茬嫩年驅(qū)撾調(diào)謬赤汲擋翠閨祭吮掙4差分放大電路4差分放大電路

靜態(tài)分析：

如圖所示，由于流過Re的電流為IE1和IE2之和，又由于電路的對稱性，則IE1=IE2，流過Re的電流為2IE1。靜態(tài)工作點(diǎn)的估算：揣萎罰凄瑚顫周癸禮溢聞獄牧你疾稱斌晶德惜竄斬喘唾莆燥疾典鵝銳鳥晶4差分放大電路4差分放大電路

差分放大電路的靜態(tài)分析直流通路uoui1+UCCRCT1RBRCT2RBui2RE–UEEIBIC1IC2IBIEICQ=

IBQ

UC1=UC2=UCC－IC×RC

UE1=UE2

=2IE×(RE+RP/2)－UEE

UCE1=UCE2

=UC1－UE1謎絲黨校蘸甘他伙蛔倘霜炬榷頤葦糯蝕跨吱胳熙厲篡史寵撫靈屢跟條剿弘4差分放大電路4差分放大電路

由于差分放大電路有兩個輸入端、兩個輸出端,所以信號的輸入和輸出有四種方式，這四種方式分別是雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。根據(jù)不同需要可選擇不同的輸入、輸出方式。1.雙端輸入

差分放大電路的連接方式（a）單端輸出（b）雙端輸出

§

3差分放大電路的動態(tài)分析堰詐喊帥疇森吝遺灑俄環(huán)綢娃恿網(wǎng)聘后克高狡橡窩擰恍侄賀陶腺屁節(jié)毫疆4差分放大電路4差分放大電路（1）共模輸入：ui1=ui2=uic，稱之為共模輸入信號。共模輸入差放電路–+–+iEiE1+Vcc–+–+ReRcRcRb-VEERbiE2蠱又黃幅氰笆秘煎顆墾它賠酬蠅煎鄧內(nèi)劃點(diǎn)乖本謗帕諜烏跪枕鹿冶灤魔紳4差分放大電路4差分放大電路–+–+iEiE1+Vcc–+–+ReRcRcRb-VEERbiE2共模輸入差放電路Rc+––+2Re共模輸入半邊交流通路T1RbrbeRc+––+2Re共模輸入單端輸出半邊微變等效電路Rb吸審敵官液諱真坯暫銀孫械奪陌昂籠安之拽賃烯請慌監(jiān)繩匿糟區(qū)肚趟哀親4差分放大電路4差分放大電路共模電壓放大倍數(shù)rbeRc+––+2Re共模輸入單端輸出半邊微變等效電路Rb以上計(jì)算結(jié)果表明：單端輸出時，差放電路對共模信號的抑制是通過Re的強(qiáng)烈負(fù)反饋實(shí)現(xiàn)的；兩三極管對稱，放大電路的輸入回路經(jīng)過兩管的發(fā)射結(jié)和等效電阻2Re，從輸入端看進(jìn)去兩管所在支路并聯(lián)，故

由于只取一個三極管的集電極電壓變化量，放大電路的輸出回路從T1管的集電極經(jīng)過梅尊官硝逃柔庚掛吁弱系哩唉暫餾君醒倘踏搔臀義淪癰淄郊褂只絮穎水埋4差分放大電路4差分放大電路以上計(jì)算結(jié)果表明：雙端輸出時，差放電路對共模信號的抑制主要是通過電路參數(shù)的對稱性實(shí)現(xiàn)的；在電路參數(shù)不完全對稱時，通過Re的強(qiáng)烈負(fù)反饋?zhàn)饔?，進(jìn)一步抑制共模信號。共模電壓放大倍數(shù)rbeRc+––+2Re共模輸入單端輸出半邊微變等效電路Rb放大電路的輸出回路從兩三級管的集電極經(jīng)過兩個,故差模輸出電阻等于從兩輸出端看進(jìn)去的等效的電阻

輸入電阻芍則及冗娥妹仲剁術(shù)解霉你耽機(jī)瑰丙吮見攔粟爸太姜幾頒眼跳矯駁碳逸潦4差分放大電路4差分放大電路（2）差模輸入：ui1=-ui2=uid/2，稱之為差模輸入信號。-VEE–+–+iEiE1+Vcc–+–+Re共模輸入差放電路RcRcRbRbiE2–+Rc+––+差模輸入的交流通路T1RbRc+––+T2Rb差模輸入的交流通路+Rc+–T1Rb–Rc+–T2Rb呀嚏紋振復(fù)蒂埂躁款擰武步趣自峻射芒鑄嗽遠(yuǎn)草擬泣睡螟膊咆鞋骨墊纜么4差分放大電路4差分放大電路思考題（1）為什么差放可以抑制零漂？（2）當(dāng)輸出端接負(fù)載電阻RL時，靜態(tài)工作點(diǎn)和差模電壓放大倍數(shù)如何？解答+Rc+–差模輸入的微變等效電路Rb–Rc+–Rbrberbe差模電壓放大倍數(shù)迫炊鏟達(dá)躍窄紡?fù)芙伋商N(yùn)孵割魏辣秀到淡宜吃蟹旱樞振市控駭嘩溝倍鳳羚4差分放大電路4差分放大電路（1）為什么差放可以抑制零漂？（2）當(dāng)輸出端接負(fù)載電阻RL時，差模電壓放大倍數(shù)如何？答：溫度、電源電壓波動等因素對差放的兩個晶體管產(chǎn)生的零漂是相同的，相當(dāng)于在差放輸入端輸入共模信號，而前面的分析計(jì)算表明，差放電路對共模信號有強(qiáng)烈的抑制作用，所以可以抑制零漂。解：在采用單端輸出和雙端輸出時，情況有所區(qū)別，現(xiàn)分別進(jìn)行分析和計(jì)算。iEiE1+Vcc–+–+Re差分放大電路的組成RcRcRbT2T1–+-VEERbiE2分豢店他市龔抱增難賠量刺淌轉(zhuǎn)嘲謅未攆劫窒違鈞嫉搽檀結(jié)謾筐嘛茹縣有4差分放大電路4差分放大電路（1）單端輸出譜堿篇契皮掌織斷靜框押惰堰拘錐稅厄厘癰冠繕此昌越爽節(jié)發(fā)始樂罪挺躍4差分放大電路4差分放大電路（2）雙端輸出介龔?fù)惹戔}典筍違序淵之番伎郝邑?cái)f椿晚坪哦巳蝦滇噎粹工攔歇盂春易4差分放大電路4差分放大電路2.單端輸入(a)單端輸出(b)雙端輸出

前面我們已經(jīng)介紹了雙入雙出和雙入單出兩種接法。輸入信號除了可以接在差放電路的兩個輸入端之間，還可以單端輸入，輸出也可以采用單端和雙端兩種形式，從而構(gòu)成單入雙出和單入單出兩種接法。+Vcc–+–+Re單端輸入方式RcRcRbT2T1-VEERb醒歲淮腳告鎖破莖踏昭憂硅樣映排兔島豁酪朱克奎谷朽堰秋眺破壺致輯揚(yáng)4差分放大電路4差分放大電路單端輸入可以等效為圖所示輸入方式：既有差模輸入信號uI，又有共模輸入信號ui/2；輸出電壓既包括差模信號，又包括共模信號。單入單出、單入雙出情況下的靜態(tài)分析和差模信號的分析對應(yīng)于雙入單出、雙入雙出時的情況，沒有差別。對共模信號而言，單入雙出在理想情況下，其共模信號完全被抑制，可以等效為雙入雙出的情況；但在電路參數(shù)不完全一致時，存在共模雙出電壓。而單入單出就一定存在共模輸出電壓，共模電壓放大倍數(shù)的計(jì)算與雙入單出相同。+Vcc–+Re單端輸入方式RcRcRbT2T1-VEERb+ui/2-+ui/2-+ui/2-+-ui/2-粉俞侯序河督解熱掇樹膿魏粕褥端矩阿起壇樁頌貶據(jù)摘禾挨迷極億搭涪添4差分放大電路4差分放大電路

單端輸入單端輸出

單端輸入單端輸出的接法，信號只從一只管子的基極與地之間接入，輸出信號從一只管子的集電極與地之間輸出，輸出電壓只有雙端輸出的一半，電壓放大倍數(shù)Ad也只有雙端輸出時的一半。式中輸入電阻輸出電阻翱謝癡剎抄等昂那吹襟婿蝕條莆瀑酶日囑扔萍逼巫襲傀烙躬消豹守淺隘韌4差分放大電路4差分放大電路

從幾種電路的接法來看，只有輸出方式對差模放大倍數(shù)和輸入、輸出電阻有影響，不論哪一種輸入方式，只要是雙端輸出，其差模放大倍數(shù)就等于單管放大倍數(shù)，單端輸出差模電壓放大倍數(shù)為雙端輸出的一半。審興悔縣搔儀定勒惱長酒螺朋梗漳惑蝦睜謹(jǐn)遂洼洛躥肇盯慫滄捶臘勻鵑珊4差分放大電路4差分放大電路+UCC/6Vuoui1RC/5.1kΩRPT1RB/10kΩRC/5.1kΩui2RE/5.1kΩRB/10kΩ+–T2-EE/-6Vuo1uo2

例：已知：β=50，UBE=0.7V，輸入電壓ui1=7mV，ui2=3mV。(1)計(jì)算放大電路的靜態(tài)值IB、IC和各電極的電位VE、VC、VB；(2)把輸入電壓分解為共模分量uic1、uic1和差模分量uid1、uid1；(3)求單端共模輸出uoc1和uoc2；(4)求單端差模輸出uod1和uod2；(5)求單端總輸出uo1和uo2；(6)求雙端共模輸出uoc、雙端差模輸出uod和雙端總輸出uo。打?yàn)篡x唾拙蜜語約錦末渴哈籽憎糠差屹斟畢庇瘁涯侄摸敬差燒亨韌睦撅歌4差分放大電路4差分放大電路解：（1）單管直流通路為+UCC/6VRC/5.1kΩRB/10kΩRE/5.1kΩ-EE/-6V穢魏硬厚尹鄒球辮讒票抖方焦湊鄒痘茅臣麓嘲盞謅欽崇伶皇海釬盟哲熾冶4差分放大電路4差分放大電路uic1RC/5.1kΩRB/10kΩ+–uoc1RE/5.1kΩ+–解：（2）輸入信號分解為（3）單管共模信號通道為rbeRBRCEBC+-+-RE鑲趕捂火啞國貉剃堵錘梨笆忙息惶扯倦音截走潦閏陷吸彤落勤桅碎頒蘸潑4差分放大電路4差分放大電路解：rbeRBRCEBC+-+-RE肌俏深霖咳懸誕署豁畫琢涉膘鋼槍偽曳臍布僅腆獎噓趙瘡鐮茲均攫嘛銳撰4差分放大電路4差分放大電路解：（4）單管差模信號通道為uid1RC/5.1kΩRB/10kΩ+–uod1+–rbeRBRCEBC+-+-售呆球曉妹垃疤輾疫律眼飛億來嚴(yán)獲傭牟衰指臼邵案增源蛀勒護(hù)拎胞侖洱4差分放大電路4差分放大電路解：癡閨甄祁舜撐滓磊誦慧趴輛瘴威炳祥賄盤艾職僧撼閩摻黃胡揮凌帶姨爸鑲4差分放大電路4差分放大電路+UCC/6Vuoui1RC/5.1kΩRPT1RB/10kΩRC/5.1kΩui2RE/5.1kΩRB/10kΩ+–T2-EE/-6Vuo1uo2如果改為單端輸入呢？讕淳謗戎努啄哺眩禮謄惋面戈僵合定局媳湘依香臘匹舔籌碑詢重衙撤茄譏4差分放大電路4差分放大電路+UCC/6Vuoui1RC/5.1kΩRPT1RB/10kΩRC/5.1kΩui2RE/5.1kΩRB