模拟电子技术基础课件：第11讲 差分放大电路.ppt

1、第十一讲 差分放大电路第十一讲 差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因二、长尾式差分放大电路的组成三、长尾式差分放大电路的分析四、差分放大电路的四种接法五、具有恒流源的差分放大电路六、差分放大电路的改进一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因1. 什么是零点漂移现象：什么是零点漂移现象：uI0，uO0的现象。的现象。产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。克服温漂的方

2、法：引入直流负反馈，温度补偿。 典型电路：差分放大电路典型电路：差分放大电路二、长尾式差分放大电路的组成二、长尾式差分放大电路的组成零输入零输入零输出零输出若若V与与UC的变的变化一样，则化一样，则输出电压就输出电压就没有漂移没有漂移信号特点？信号特点？能否放大？能否放大？零点零点漂移漂移参数理想对称：参数理想对称：Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2;T1、T2在任何温度在任何温度下特性均相同。下特性均相同。长尾式差分放大电路的组成特点长尾式差分放大电路的组成特点典型典型电路电路在理想对称的情况下：在理想对称的情况下：1. 克服零点漂移；克服零点漂移；2. 零输入零输出。零

3、输入零输出。信号特信号特点？点？三、长尾式差分放大电路的分析 1. Q点：令点：令uI1= uI2=002CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIIIeBEQEEEQBQbeEQBEQBQEE22RUVIIRRIUIV很小，所以小，且因为Rb是必要的吗？是必要的吗？1. Q点点eEQBEQBQEE2RIUIVBEQcCQCCCEQEQBQ1URIVUII，晶体管输入回路方程：晶体管输入回路方程：eBEQEEEQ2RUVI通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故2. 抑制共模信号抑制共模信号 0 )()(C2CQ2C1C

4、Q1C2C1Ouuuuuuu0 cIcOccAuuA，参数理想对称时共模放大倍数C21CC21CB21Buuiiii共模信号：数值相等、极性相同的共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即输入信号，即IcI2I1uuu2. 抑制共模信号抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用的共模负反馈作用0 cIcOccAuuA参数理想对称时共模放大倍数Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号对于每一边对于每一边电路，电路，Re=?如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。抑制了每

5、只差分管集电极电流、电位的变化。3. 放大差模信号放大差模信号C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中电流不变，即中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。对差模信号无反馈作用。2/IdI2I1uuu差模信号：数值相等，极性相反差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即的输入信号，即 )(2bebBIdrRiu为什么？为什么？差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析bebLcd)2( rRRRA差模放大倍数差模放大倍数IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR，4. 动态参数：动态参数：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KC

6、MR共模抑制比共模抑制比KCMR：综合考察差分放大电路放大差模信号：综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。的能力和抑制共模信号的能力。下，在参数理想对称的情况CMRcdCMRKAAK 在实际应用时，信号源需要有在实际应用时，信号源需要有“ 接地接地”点，以避免点，以避免干扰；或负载需要有干扰；或负载需要有“ 接地接地”点，以安全工作。点，以安全工作。 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。入双端

7、输出、单端输入单端输出。四、差分放大电路的四种接法四、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：双端输入单端输出：Q点分析点分析cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU 由于输入回路没有变由于输入回路没有变化，所以化，所以IEQ、IBQ、ICQ与双端输出时一样。但与双端输出时一样。但是是UCEQ1 UCEQ2。1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析双端输入单端输出：差模信号作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析双端输入单端输出：共模信号作用下的分析bebLcd)( 21rR

8、RRAebebLcc)1 (2)( RrRRRAbebebebCMR)1 (2rRRrRK1. 双端输入单端输出：问题讨论双端输入单端输出：问题讨论bebLcd)( 21rRRRA（1）T2的的Rc可以短路吗？可以短路吗？（2）什么情况下）什么情况下Ad为为“”？（3）双端输出时的）双端输出时的Ad是单端输出时的是单端输出时的2倍吗？倍吗？bebebebCMR)1 (2rRRrRKcobebi)(2RRrRR，2. 单端输入双端输出单端输入双端输出共模输入电压共模输入电压差模输入电压差模输入电压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入： 在输入信号作

9、用下发射极在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？的电位变化吗？说明什么？2/IIcIIduuuu，2. 单端输入双端输出单端输入双端输出OQIcIdO2UuAuAu静态时的值静态时的值差模输出差模输出共模输出共模输出问题讨论：问题讨论：（1）UOQ产生的原因？产生的原因？（2）如何减小共模输出）如何减小共模输出电压？电压？3. 四种接法的比较：电路四种接法的比较：电路参数参数理想对称条件下理想对称条件下输入方式：输入方式： Ri均为均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，；双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。单端输入时有共模信号输入。输出方式：输出方式：Q点、

10、点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。均与之有关。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA双端输出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA单端输出：五、具有恒流源的差分放大电路五、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？为什么要采用电流源？ Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。越大，差分放大电路的性能越好。 但为使静态电流不变，但为使静态电流不变，Re 越大，越大，VEE越大，以

11、越大，以至于至于Re太大就太大就不合理了。不合理了。 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。解决方法：采用电流源！解决方法：采用电流源！五、具有恒流源的差分放大电路五、具有恒流源的差分放大电路3BEQEE2123EB32RUVRRRIII，等效电阻等效电阻为无穷大为无穷大近似为近似为恒流恒流1) RW取值应大些？还是小取值应大些？还是小些？些？2) RW对动态参数的影响？对动态参数的影响？3) 若若RW滑动端在中点，写滑动端在中点，写出出Ad、Ri的表达式。的表达式。2)1 (WbebcdRrRRAWbebi)1 ()(2RrRR六、差分放大电路的改进 1. 加调零电位器加调零电位器RWdoidmd2RRRRgA2. 场效应管差分放大电路场效应管差分放大电路讨论一讨论一若若uI1=10mV，uI2=5mV，则，则uId=？ uIc=？uId=5mV ，uIc=7.5mV清华大学 华成英 讨论二讨论二1、uI=10mV，则，则uId=? uIc=? 2、若、若Ad=102、KCMR103用直流表测用直流表测uO ，uO=?uId=5mV ，uIc=7.5mVuO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1=?=?=?