差分放大電路常見的形式

1、本文格式為Word版，下載可任意編輯差分放大電路常見的形式 差分放大電路常見的形式有三種：基本形式、長尾式和恒流源式。 一、基本形式差分放大電路 1電路組成 將兩個電路結(jié)構(gòu)、參數(shù)均相同的單管放大電路組合在一起，就成為差分放大電路的基本形式，如下圖所示。輸入電壓分成相同的兩部分加到兩管的基極，輸出電壓等于兩管的集電極電壓之差。 假設(shè)VT1和VT2的特性完全相同，相應(yīng)的電阻也完全全都，則當(dāng)輸入電壓等于零時，UCQ1UCQ2，即UO0。假如溫度上升使ICQ1增大，UCQ1降低，則由于電路結(jié)構(gòu)對稱，ICQ2也將增大，UCQ2也將降低，而且兩管變化的幅度相等，結(jié)果VT1和VT2輸出端的零點(diǎn)漂移將相互抵消

2、。 2電壓放大倍數(shù) 當(dāng)外加一個輸入電壓時，由于電路結(jié)構(gòu)對稱，VT1和VT2基極得到的輸入電壓將大小相等，但極性相反，如上圖所示。這樣的輸入電壓稱為差模輸入電壓，用uId，則放大電路輸出電壓的變化量為 uouC1uC2=uID 所以差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)為 Ad=Au1 (4.2.5) 上式表明，差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)和單管放大電路的電壓放大倍數(shù)相同?？梢钥闯觯罘址糯箅娐返奶攸c(diǎn)是，多用一個放大管后，雖然電壓放大倍數(shù)沒有增加，但是換來了對零漂的抑制。 但是從抑制零漂的效果來看，基本形式的差分放大電路并不抱負(fù)。其緣由是電路兩側(cè)的管子特性和元件參數(shù)不行能完全相同，因此兩個三極管輸出端

3、的溫漂也不行能完全抵消。為了衡量對零漂的抑制效果，需要提出一個技術(shù)指標(biāo)，這就是共模抑制比。 3共模抑制比 差分放大電路的輸入電壓有兩種形式，一種是差模輸入電壓uId，即兩個差放管的輸入電壓大小相等，但極性相反，見上圖。另一種是共模輸入電壓，即兩個差放管的輸入電壓大小相等，且極性相同，用uIc表示，見下圖。 假如溫度變化，兩個差放管的電流將按相同的方向一起增大或減小，相當(dāng)于給放大電路加上一個共模輸入信號。所以可以認(rèn)為，差模輸入信號反映了有效的信號，而共模輸入信號可以反映由于溫度變化等緣由而產(chǎn)生的漂移信號或其他干擾信號。 放大電路對差模輸入電壓的放大倍數(shù)稱為差模電壓放大倍數(shù)，用Ad表示，即 (4.

4、2.6) 而放大電路對共模輸入電壓的放大倍數(shù)稱為共模電壓放大倍數(shù)，用Ac表示，即 (4.2.7) 通常盼望差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)愈大愈好，而共模電壓放大倍數(shù)愈小愈好。 差分放大電路找人模抑制比用符號KCMR表示，它的定義為差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比，一般用對數(shù)表示，單位為分貝，即 (4.2.8) 共模抑制比描述差分放大電路對零漂的抑制力量。KCMR愈大，說明抑制零漂的力量愈強(qiáng)。在抱負(fù)狀況下，差分放大電路兩側(cè)的參數(shù)完全對稱，兩管輸出端的溫漂完全抵消，則共模電壓放大倍數(shù)Ac0，共模抑制比KCMR。 對于基本形式的差分放大電路來說，由于內(nèi)部參數(shù)不行能肯定匹配，所以輸出電壓UO仍舊

5、存在溫度漂移，共模抑制比很低。而且，從每個三極管的集電極對地電壓來看，其溫度漂移與單管放大電路相同，絲毫沒有改善。因此，在實(shí)際工作中一般不采納這種基本形式的差分放大電路。 二、長尾式差分放大電路 為了減小每個管子輸出端的溫漂，引出了長尾式差分放大電路。 1電路組成 在兩個放大管的放射極接入一個放射極電阻Re，如下圖所示。這個電阻一般稱為“長尾”，所以這種電路稱為長尾式差分放大電路。 長尾電阻Re的作用是引入一個共模負(fù)反饋，也就是說，Re對共模信號有負(fù)反饋?zhàn)饔?，而對并模信號沒有負(fù)反饋?zhàn)饔?。假設(shè)在電路輸入端加上正的共模信號，則兩個管子的集電極電流iC1、iC2同時增加，使流過放射極電阻Re的電流i

6、E增加，于是放射極電位uE上升，反饋到兩管的基極回路中，使uBE1、uBE2降低，從而限制了iC1、iC2的增加。 但是對于差模輸入信號，由于兩管的輸入信號幅度相等而極性相反，所以iC1增加多少，i C2就削減同樣的數(shù)量，因而流過RE的電流總量保持不變，則uE0，所以對于差模信號沒有反饋?zhàn)饔谩?Re愈大，共模負(fù)反饋愈強(qiáng)，則抑制零漂的效果愈好。但是，隨著Re的增大，Re上的直流壓降將愈來愈大。為此，在電路中引入一個負(fù)電源VEE來補(bǔ)償Re上的直流壓降，以免輸出電壓變化范圍大小。引入VEE以后，靜態(tài)基極電流可由VEE供應(yīng)，因此可以不接基極電阻Rb，如上圖所示。 2靜態(tài)分析 當(dāng)輸入電壓等于零時，由于電

7、路結(jié)構(gòu)對稱，故設(shè)IBQ1IBQ2IBQ，ICQ1ICQ2ICQ，UBEQ1UBQ2UBQ，UCQ1UCQ2UCQ，12，由三極管的基極回路可得靜態(tài)集電極電流和電位為 ICQIBQ UCQVCCICQRC（對地） 靜態(tài)基極電位為 UBQ=IBQR（對地）（4212） 三、恒流源式差分放大電路 1電路組成 恒流源式差分放大電路如下圖所示。由圖可見，恒流管VT3的基極電位由電阻Rb1、Rb2分壓后得到，可認(rèn)為基本不受溫度變化的影響，則當(dāng)溫度變化時VT3的放射極電位和放射極電流也基本保持穩(wěn)定，而兩個放大管的集電極電流iC1和iC2之和近似等于iC3，所以iC1和iC2將不會因溫度的變化而同時增大或減小

8、，可見，接入恒流三極管后，抑制了共模信號的變化。 有時，為了簡化起見，經(jīng)常不把恒流式差分放大電路中恒流管VT3的詳細(xì)電路畫出，而采納一個簡化的恒流源符號來表示，如下圖所示。2靜態(tài)分析 估算恒流源式差分別電路的靜態(tài)工作點(diǎn)時，通?？梢詮拇_定恒流三極管的電流開頭。當(dāng)忽視VT3的基流時，可得到兩個放大管的靜態(tài)電流和電壓為 ICQ1=0.5ICQ3 (4.2.18) UBQ1= - IBQ1R (4.21) 四、差分放大電路的輸入、輸出接法 差分放大電路有兩個放大三極管，它們的基極和集電極分別是放大電路的兩個輸入端和兩個輸出端。差分放大的輸入、輸出端可以有四種不同的接法，即差分輸入、雙端輸出，差分輸入、

9、單端輸出，單端輸入、雙端輸出和單端輸入、單端輸出，如下圖所示。當(dāng)輸入、輸出的接法不同時，放大電路的性能、特點(diǎn)也不盡相同，下面分別進(jìn)行介紹。 1差分輸入、雙端輸出 電路見上圖（a）。 2差分輸入、單端輸出 電路見上圖（b）。由于只從三極管VT1的集電極輸出，而另一管VT2集電極的電壓變化沒有輸出，所以uO約為雙端輸出時的一半, 如改從VT2集電極輸出，則輸出電壓將與輸入電壓同相，即Ad的表達(dá)式中沒有負(fù)號。 差模輸入電阻和輸出電阻為 Rid2（Rrbe）（4223） RORc（4224） 這種接法常用于將差分信號轉(zhuǎn)換為單端信號，以便與后面的放大級實(shí)現(xiàn)共地。 3單端輸入、雙端輸出 在單端輸入的狀況下

10、，輸入電壓只加在某一個三極管的基極與公共端之間，另一管的基極接地，如上圖（c）所示。現(xiàn)在來分析一下單端輸入時兩個三極管的工作狀況 在上圖（c）中，設(shè)某個瞬時輸入電壓極性為正，則VT1的集電極電流iC1將增大，流過長尾電阻Re或恒流管的電流也隨之增大，于是放射極電位uE上升，但VT2基極回路的電壓uBE2uB2uE將降低，使VT2的集電極電流iC2減小?？梢?，在單端輸入時，仍舊是一個三極管的電流增大，另一管電流減小。 因長尾電阻或恒流三極管引入的共模負(fù)反饋將阻擋iC1和iC2同時增大或減小，故當(dāng)共模負(fù)反饋?zhàn)銐驈?qiáng)時，可認(rèn)為iC1和iC2之和基本上不變，即iC1iC20，或iC1-iC2。說明在單端

11、輸入時，放射極電壓uE將隨輸入電壓uI變化，當(dāng)共模反饋?zhàn)銐驈?qiáng)時，可認(rèn)為VT1的輸入電壓uBE1=u1uE，VT2的輸入電壓uBE2=uE。由此可知，uBE1與uBE2大小近似相等而極性相反，即兩個三極管仍舊基本上工作在差分狀態(tài)。這種接法主要用于單端信號轉(zhuǎn)換為雙端輸出，以便作為下一級的差分輸入信號。 4單端輸入、單端輸出 電路如上圖（d）所示。由于從單端輸出，所以其差模電壓放大倍數(shù)約為雙端輸出時的一半。 假如改從VT2的集電極輸出，則以上Ad的表達(dá)式中沒有負(fù)號，即輸出電壓與輸入電壓相同。 這種接法的特點(diǎn)是在單端輸入和單端輸出的狀況與，比一般的單管放大電路具有較強(qiáng)的抑制零漂的力量。另外，通過從不同的三極管集電極輸出，可使輸出電壓與輸入電壓成反相或同相關(guān)系。 總之，依據(jù)以上對差分放大電路輸入、輸出端四種不同接法的分析，可以得出以下幾個結(jié)論： 雙端輸出時，差模電壓放大倍數(shù)基本上與單管放大電路的電壓放大倍數(shù)相同；單端輸出時，Ad約為雙端輸出時的一半。 雙端輸出時，輸出電阻RO2RC；單端輸出時，RO=RC。 雙端輸出時，由于兩管集電極電壓的溫漂相互抵消，所以在抱負(fù)狀況下共模抑制比KCMT；單端輸出時，由于通過長尾電阻或恒流三極管引入了很強(qiáng)的共模負(fù)反饋，因此仍能得