低频电子线路 教学课件 ppt 作者 刘树林 程红丽 5-2差动放大电路
27页1、1,5 .2.1 概述,在一些超低频及直流放大电路中,放大电路的级间耦合必须采用直接耦合方式;在集成电路中,制作大容量的电容是比较困难的,因此各级电路间的耦合都采用直接耦合方式。但由于零漂或温漂,特别是第一级电路的静态工作点有微小变化,则经过后级电路的放大,将使输出端的电压远远偏离零点。因此,如何抑制零漂就成为提高直接耦合放大电路性能所必须要解决的首要问题。下面的讨论将会告诉我们,抑制零漂最为有效的方法就是使用差动放大电路,该电路也是集成运算放大器的输人级电路。本节将专门讨论差动放大电路的结构及其抑制零漂的原理。,2,共模抑制比,反映抑制零漂能力的指标,差分式放大电路中的一般概念,根据1、2两式又有,差分式放大电路输入输出结构示意图,差模信号,共模信号,差模电压增益,共模电压增益,总输出电压,3,5 .2.2 基本的差动放大电路,1.电路特点,电路如图5-9所示,由两个完全对称的单管放大电路组成。图中Rb1l =Rbl2、Rb21Rb22、RC1RC2、R1=R2,且VT1、VT2的特性相同。uI是输入信号电压,它经R1、R2分压为uI1和uI2,分别加到两管的基极(称为双端输入);u
2、O是输出电压,它为两管输出电压之差,即uOuO1uO2(称为双端输出)。,图5-9 基本差动放大电路及差模输入方式,4,2.抑制零漂的原理,因为VT1、VT2完全对称,所以在没有加输入信号即uI0时,ICQ1ICQ2,uO1= uO2,则输出电压uO0。当电源电压波动或温度变化时,两管同时发生漂移,由于电路的对称性,总有uO1= uO2,故uOuO1uO2仍为零。这就说明,零点漂移因相互补偿而抵消了。显然,这种差动放大电路两边的对称性越好,其抑制零漂的效果就越好。,3.放大倍数,(1)差模放大倍数Aud,在图59中,因为R1=R2,故 、 ,分别输入VT1管和VT2管的基极,这种输入信号方式称为差模输入。uI1和uI2是两个大小相等、极性相反的信号电压,即uI1=uI2,所以称uI1和uI2为差模信号。,5,放大电路以差模信号输入时,有 uIduI1uI2=2uI1,此时,放大电路输出有uO1=uO2,则uOd= uO1uO2=2uO1。设两个单管放大电路的放大倍数为Au1、Au2,显然Au1Au2。则整个差动放大电路的放大倍数为,由上式可见,差动放大电路采用双端输入、双端输出时,它的
3、差模放大倍数与单管放大电路的放大倍数相同。所以,我们只要求出其中一个单管放大电路的放大倍数即可求得差动放大电路的Aud。也可以这样讲,差动电路多用了一个放大管,是为了换来对零漂的抑制作用。,6,(2)共模放大倍数Auc,如图5-10所示,此时两管输入信号uI1= uI2 = uIC,它们是大小相等、极性相同的信号,称为共模信号,这种输入方式称为共模输入。因为两边电路完全对称,所以uO1 = uO2,则uOC= uO1uO2 = 0,图5-10 差动放大器的共模输入方式,7,一个完全对称的差动放大电路,它的共模放大倍数为,实际的差动放大电路不可能两边完全对称,Auc并不为0,但通常很小。图5-10中,如当外界的干扰信号同时从两管基极输入时,就相当于共模输入,再如由于温度变化,造成两管产生同样的零漂电压,也相当于在输入端加入共模信号。由上面分析可知,差动放大电路不能放大共模信号,Auc很小,所以能有效抑制共模信号的干扰,这就是差动放大电路抑制共模信号或温漂的原理。,8,4.共模抑制比KCMR,所谓共模抑制比,就是差动放大电路的差模放大倍数与共模放大倍数之比的绝对值,即,用分贝来表示,有,共
4、模抑制比是衡量差动放大电路性能优劣的重要指标之一。共模抑制比越大,说明放大电路对共模信号的抑制能力越强,电路受共模信号干扰的影响越小,放大电路质量越好。,9,图5-11所示为带射极公共电阻Re的差放电路,也叫长尾式差动放大器。它由两个完全相同的单管共射极电路组成。差动式放大电路有两个输入端,两个输出端,要求电路对称,即T1、T2的特性相同,外接电阻对称相等,Rc1=Rc2,各元件的温度特性相同。,特点: 电路对称,射级电阻共用, 或射级直接接电流源(大的 电阻和电流源的作用是一样 的),有两个输入端,有两个 输出端 。,5 .2.3 射极耦合差动放大电路,图5-11 基本差分式放大电路,1.电路特点,10,2. 静态分析,静态时Ui1=Ui2=0。由于电路左右对称,输入信号为零时,IC1=IC2,UC1=UC2,则输出电压 Uo=UC1-UC2=0,当电源电压波动或温度变化时,两管集电极电流和集电极电位同时发生变化。输出电压仍然为零。可见,尽管各管的零漂存在,但输出电压为零,从而使得零漂得到抑制。,11,3. 动态分析,(1)共模信号的抑制和共模放大倍数Aud,1) 共模信号抑制原理,
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