改进型差分放大电路

改进型差分放大改进型差分放大改进型差分放大改进型差分放大电路电路电路电路 模拟电子技术模拟电子技术 前面已经说过，基本差动放大电路存在一个严重的前面已经说过，基本差动放大电路存在一个严重的缺点，就是将这种电路用于单端输出（即从一个管子的缺点，就是将这种电路用于单端输出（即从一个管子的集电极输出）时，就不具有抑制漂移的功能。针对这一集电极输出）时，就不具有抑制漂移的功能。针对这一缺点，发展了两种实用的差动放大电路：长尾差分放大缺点，发展了两种实用的差动放大电路：长尾差分放大电路和恒流源差分放大电路，这两种电路利用负反馈有电路和恒流源差分放大电路，这两种电路利用负反馈有效地抑制了每个管子的温漂，从而进一步提高了差分放效地抑制了每个管子的温漂，从而进一步提高了差分放大电路的性能。大电路的性能。改进型差分放大电路改进型差分放大电路1、电路结构 长尾差分放大器如图7-10所示，和基本型差分电路相比，两个发射极不接地，而是经过一个电阻Re接负电源，由于发射极拖一个尾巴，故称长尾差分放大电路。差分放大电路设计时，常要求两个输入端（晶体管基极）的静态电压为零，因此图中E点电位约0.7V，负电源VEE的大小决定于Re，Re越大，E点电位就越负。2、工作原理 电阻Re对差模信号和共模信号所起着不同的作用。1.1 长尾差分放大电路长尾差分放大电路首先，看电阻首先，看电阻Re对差模信号的影响。当差模电压对差模信号的影响。当差模电压Ui加加到差分电路两个输入端之间时，到差分电路两个输入端之间时，VT1管基极电压升高管基极电压升高Ui/2，VT2管基极电压下降管基极电压下降Ui/2，如图，如图7-10中基极附中基极附近虚线箭头所示。近虚线箭头所示。在这两个电压的作用下，VT1管集电极和发射极电流都上升，用Ie1表示发射极电流的增加量，其方向如图中VT1管集电极和发射极附近虚线箭头所示；VT2管集电极和发射极电流都下降，下降量用Ie2表示，其方向如图中VT2管集电极和发射极附近虚线箭头所示。流过电阻Re的电流IRe是流过两个晶体管的发射极电流之和，即：由于对称性，由于对称性，Ie1和和Ie2的大小应该相等，而极性应该的大小应该相等，而极性应该相反，即相反，即Ie1=Ie2，将这一结果代入式（，将这一结果代入式（7-18），求），求得得IRe=0，即流过电阻，即流过电阻Re的电流不会因差模信号的输的电流不会因差模信号的输入而发生变化。流过入而发生变化。流过Re的电流不变，图中的电流不变，图中E点的电位也点的电位也就不会变化，也就是说，电阻就不会变化，也就是说，电阻Re的接入，对差模信号的的接入，对差模信号的放大并没有产生影响，在分析电路对于差模信号的放大放大并没有产生影响，在分析电路对于差模信号的放大作用时，可以将作用时，可以将Re视为短路。视为短路。分析电阻分析电阻ReRe对共模信号的影响。共模信号的特点是对共模信号的影响。共模信号的特点是作用在两个输入端的信号大小相等、极性相同。作用在两个输入端的信号大小相等、极性相同。因此，对于长尾差分电路，双端输入双端输出时，因此，对于长尾差分电路，双端输入双端输出时，差模电压放大倍数仍等于：差模电压放大倍数仍等于：假设共模信号作用下晶体管假设共模信号作用下晶体管VT1基极电压上升基极电压上升UBCM，则则VT2基极电压也一定上升基极电压也一定上升UBCM，在这两个电压的，在这两个电压的作用引起以下负反馈过程作用引起以下负反馈过程 如图如图7-10实线箭头所示，箭头反映的是电压的变化方向实线箭头所示，箭头反映的是电压的变化方向这一负反馈过程表明，两个基极电压的上升会导致E点电压跟着上升，b-e结电压下降，从而抑制了共模电压引起的基极电压的升高，因此电阻Re的接入起着降低共模电压放大倍数的作用。可以证明，长尾差分放大电路共模电压放大倍数为：式中式中Uic是两个输入端的共模输入电压，是两个输入端的共模输入电压，U0c是由此是由此产生的每个输出端对地的输出电压。产生的每个输出端对地的输出电压。电阻电阻Re的阻值越大，共模放大倍数下降越厉害，的阻值越大，共模放大倍数下降越厉害，对于温漂信号的抑制作用就越强。对于温漂信号的抑制作用就越强。对于理想对称的差分放大电路，无论增加长尾电阻与否，共模电压放大倍数都等于零，但对于只能近似对称的实际差分放大电路来说，接入电阻Re以后，晶体管VT1、VT2集电极输出的共模信号因负反馈而减小。因此，从VT1、VT2两个集电极之间输出时，其共模电压放大倍数就可以进一步下降。长尾放大电路中，Re越大，放大器对共模信号的负反馈作用越强，抑制温漂的效果就越好。但是有限的电源电压限制了Re的增大，用恒流源代替电阻Re则可解决这一难题。1.2 具有恒流源的差分放大电路具有恒流源的差分放大电路1、电路结构、电路结构 图7-11是恒流源差分放大电路，图中电阻R1、R2、R3和三极管VT3组成恒流源电路，用来取代长尾差分电路中的电阻Re。由于采用恒流源取代电阻Re，称为带恒流源的差分放大电路。2、工作原理、工作原理 晶体管VT3、电阻R1、R2组成恒流源电路。基极电压等于电阻R1、R2对负电源电压VEE的分压，即：因此，VT3发射极电流IE3Q等于：温度升高引起温度升高引起VT1、VT2集电极电流增加时，集电极电流增加时，VT3的发射极电流也随之增大，电阻的发射极电流也随之增大，电阻R3两端电压降也两端电压降也增加，由于增加，由于VT3基极电压是固定的（见式基极电压是固定的（见式7-20），），R3两端的电压的增加将导致两端的电压的增加将导致UBE3的减小，于是的减小，于是VT3的发射极电流的增加就受到了抑制（见式的发射极电流的增加就受到了抑制（见式7-21），），使得使得IE3保持不变，保持不变，VT1、VT2集电极电流也就保持集电极电流也就保持不变。因此，恒流源电路对温漂信号有很强的抑不变。因此，恒流源电路对温漂信号有很强的抑制作用。制作用。和长尾电阻一样，恒流源对于差模信号的放大没有影响。恒流源电路的等效动态电阻很高，因此对温漂等共模信号的抑制能力很强，但负电源电压不必用得很低，因此恒流源电路取代长尾电阻，能在不加大负电源电压的情况下提高差分电路的共模抑制比。谢谢观看！谢谢观看！谢谢观看！谢谢观看！模拟电子技术模拟电子技术