南理工模电课件6-3

1、主要内容链接,6.3 差分式放大电路 1. 放大电路的组成 2. 信号的输入和输出方式 3. 差模信号和共模信号 4. 差放对输入信号的作用 5. 差放抑制零漂的原理 6. 差放电路的改进 7. 差放电路的分析 8. 共模抑制比 9. 带射极恒流源的差放 10. 差放的传输特性 11. FET差分式放大电路,6.3 差分式放大电路（课本6.2节内容）,1. 放大电路的组成 差分式放大电路(简称差放)是由两个完全对称的共射放大电路构成。对称的含义是指两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。,2. 信号的输入和输出方式,(1) 信号的输入方式 差放有两个输入端(T1和T2管的基极)，如果两个输入端同时有信号输入，或是一个信号从两个输入端之间接入，称双端输入；如果仅有一个输入端有信号输入(另一端对地短路)，则称单端输入。,差放有两个输出端(T1管和 T2管的的发射极c2)，如果信号从c1和c2之间提取(下图中的vo)，则称双端输出；如果信号从c1和地之间或c2和地之间提取(下图中的vo1或vo2)，则称单端输出。,(2) 信号的输出方式,3. 差模信号和共模信号,差模信号：指在两个输入端加上

2、幅度相等、极性相反的信号。(vi1=vi2) 共模信号：指在两个输入端加上幅度相等、极性相同的信号。(vi1=vi2), 1mV , 1mV , 1mV ,如果差放两端的输入信号为任意信号vi1和vi2，则：,共模输入电压-3mV,差模输入电压8mV,4. 差放对输入信号的作用,(1) 对共模信号的作用,输入共模信号时：两半电路的电流、电压变化完全相同，输出电压voc vc1 vc2 0。说明差放对共模信号有抑制作用。,(2) 对差模信号的作用,输入差模信号时：两半电路的电流、电压变化完全相反，输出电压vod vc1 vc2 较大。说明差放对差模信号有放大作用。,例 题 1,设一差放电路的vi1=25mV， vi2=10mV， AVD = 100， AVC=0，求差模输入电压vid、共模输入电压vic和输出电压vo vO1- vO2各为多少? (242页，6.2.3),5. 差放抑制零漂的原理,令电路的输入信号为零，由于电路对称，当温度或外界条件发生变化时， T1管和T2管的集电极电流、电位均发生相同的变化，则从c1、c2之间取出的信号vo vc1- vc2 0。这就是利用特性相同的两

3、管组成对称电路，利用互相补偿来抑制零点漂移的原理。,由于差放对零漂的抑制作用，常作为多级直接耦合放大电路的输入级使用,6. 差放电路的改进,(1) 原理电路存在的问题 无法调零 单端输出时，对零漂没有抑制力,(2) 改进的电路 (射极耦合式差放电路或长尾电路),Rw：调零电位器，使输入信号为零时输出信号vo=0。几十几百欧姆,Re：抑制零漂；对共模信号起抑制作用，降低AVC；对差模信号，相当于交流短路。,因为有Re和-VEE，所以射极偏置电阻Rb可以去除,-VEE：提供Re的压降,双端输出，不带负载,7. 差放电路的分析(忽略Rw),(1) 静态分析,单端输出，不带负载,单端输出，带负载,双端输出，带负载,(a) 双端输出、不带负载的单端输出,(b)带负载的单端输出,(2) 差分式放大电路的动态分析,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,差模信号 共模信号,电压增益 输入电阻 输出电阻,适用于输入、输出信号不需要一端接地的场合，常作为多级直接耦合放大电路的输入级、中间级,(a) 双端输入双端输出,. 输入差模信号,对差模输入信号，A点相当于交流接地点，

4、负载电阻RL的中点(B点)也相当于交流接地点。,示意图1,示意图2,电路以成倍的元器件换取抑制零漂的能力,差模电压增益：,差模输入电阻：,差模输出电阻：,. 输入共模信号,共模电压增益：,示意图3,共模输入电阻：,共模输出电阻：,将双端输入信号转换为单端输出信号，可用于前级是差放、后级是基本放大电路的情况，常作为多级直接耦合放大电路的输入级和中间级。,(b) 双端输入单端输出,. 输入差模信号,vi2,同相输入端：输出信号极性与输入信号相同，则该输入端称为同相输入端。 反相输入端：输出信号的极性与输入信号相反，则该输入端称为反相输入端。,若信号从c1输出： b1是反相输入端 b2是同相输入端,若信号从c2输出： b1是同相输入端 b2是反相输入端,. 输入共模信号,. 输入共模信号,共模输入电阻：,. 输入共模信号,共模输出电阻：,(c) 单端输入双端输出,将单端输入信号转换为双端输出信号，可用于前级是基本放大电路、后级是差放的情况，常作为多级直接耦合放大电路的输入级。,将单端输入信号分解为一对差模分量和一对共模分量：,电路相当于双端输入：,电路的分析和双端输入双端输出情况一样，电压增

5、益、输入电阻、输出电阻等参数也和双入双出一样。,(d) 单端输入单端输出,用于输入、输出都有一端接地的场合，例如电路的前级、后级均是基本放大电路的场合。,将单端输入信号分解为一对差模分量和一对共模分量：,电路相当于双端输入：,电路的分析和双端输入单端输出情况一样，电压增益、输入电阻、输出电阻等参数也和双入单出一样。,总 结,8. 共模抑制比,共模抑制比是反映差放抑制共模信号能力的重要指标，其定义为：,KCMR越大，表示差放对共模信号的抑制能力越强，电路的性能越好。,单端输出时，电路总的输出电压为：,为了抑制共模信号，希望：,9. 带射极恒流源的差放,(1) 电路的组成和工作原理,单端输出时，为了提高KCMR，Re越大越好。但在静态工作电流一定的情况下， Re大意味着Re上的静态压降大，这需要电源VEE足够大，实际中不容易实现。因此需要寻找静态压降不大而动态电阻很大的器件，恒流源满 足这个要求。,该电路通过Rb1、 Rb2固定基极电位，同时由Re将IC的变化反馈给基极发射极回路，使得IC保持稳定，可作为恒流源使用。,利用恒流源特性，可以保证电路的静态工作电流稳定，有效抑制零漂；同时，恒流

6、源的动态输出电阻很大，使单端输出的AVC值降低。,(2) 电路的分析,(a) 静态分析,(b) 动态分析,ro参看课本105页Ro的计算,该电路的动态分析和带射极电阻的长尾电路一样，相当于用恒流源的动态输出电阻ro替代原来的Re。,10. 差放的传输特性,差放的传输特性是放大电路输出iC电流随输入差模信号变化的曲线。,横坐标：,纵坐标：,VT：温度的电压当量，室温下为26mV,I0：射极恒流源提供的静态电流,差放的传输特性是非线性的，只有vid在|VT|范围内变化时，输出的iC1、iC2随vid是线性变化的；如果vid过大，则一个管子的iC趋于饱和，另一个管子的iC趋于截止， iC1 iC2几乎不变，差放显示限幅特性,11. FET差分式放大电路,在高输入阻抗的模拟集成电路中常采用FET差放。,单入单出的差放： T1、T2为差分对管 T3、T4构成恒流源,静态分析,动态分析,例 题,电路如图所示，设1 230， 3 4100， VBE1 VBE2=0.6V， VBE3 VBE4=0.7V。计算双入单出的 Rid、AVD1、AVC1及KCMR值。(271页，6.2.6),首先进行静态分析，计算复合管的等效和rbe,示 意 图 1,+,-,1mV,+,-,1mV,ib1,ib2,ic1,ic2,ie1,ie2,返回,示 意 图 2,+,-,1mV,+,-,1mV,ib1,ib2,ic1,ic2,ie1,ie2,vC1,返回,vC2,i1,i2,i3,示 意 图 3,+,-,1mV,+,-,1mV,ib1,ib2,ic1,ic2,ie1,ie2,VC1,返回,VC2,作 业,270页：6.2.2,270页：6.2.3 273页：6.2.7,

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