演示文稿差分放大電路

演示文稿差分放大電路目前一頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)（優(yōu)選）差分放大電路目前二頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.1概述6.2差分放大電路的靜態(tài)計(jì)算6.3差分放大電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算06差分放大電路目前三頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.1概述

6.1.1差分放大電路的組成

6.1.2差分放大電路的輸入和輸出方式

6.1.3差模信號(hào)和共模信號(hào)目前四頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.1.1差分放大電路的組成

差分放大電路是由對(duì)稱的兩個(gè)基本放大電路，通過射極公共電阻耦合構(gòu)成的。如圖06.01所示。對(duì)稱的含義是兩個(gè)三極管的特性一致，電路參數(shù)對(duì)應(yīng)相等。圖06.01差分放大電路即：1=2=

VBE1=VBE2=VBE

rbe1=rbe2=rbe

ICBO1=ICBO2=ICBO

RC1=RC2=RCRb1=Rb2=Rb目前五頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.1.2差分放大電路的

輸入和輸出方式

差分放大電路一般有兩個(gè)輸入端：

同相輸入端，

反相輸入端。

差分放大電路可以有兩個(gè)輸出端，一個(gè)是集電極C1，另一個(gè)是集電極C2。

從C1

和C2輸出稱為雙端輸出，僅從集電極C1或C2

對(duì)地輸出稱為單端輸出。

根據(jù)規(guī)定的正方向，在一個(gè)輸入端加上一定極性的信號(hào)，如果所得到的輸出信號(hào)極性與其相同，則該輸入端稱為同相輸入端。

反之，如果所得到的輸出信號(hào)的極性與其相反，則該輸入端稱為反相輸入端。

信號(hào)的輸入方式：若信號(hào)同時(shí)加到同相輸入端和反相輸入端，稱為雙端輸入；若信號(hào)僅從一個(gè)輸入端對(duì)地加入，稱為單端輸入。目前六頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)圖06.02共模信號(hào)和差模信號(hào)示意圖6.1.3差模信號(hào)和共模信號(hào)

差分放大電路僅對(duì)差模信號(hào)具有放大能力，對(duì)共模信號(hào)不予放大。

溫度對(duì)三極管電流的影響相當(dāng)于加入了共模信號(hào)。差分放大電路是模擬集成運(yùn)算放大器輸入級(jí)所采用的電路形式。

差模信號(hào)共模信號(hào)

是指在兩個(gè)輸入端加上幅度相等，極性相反的信號(hào)。

是指在兩個(gè)輸入端加上幅度相等，極性相同的信號(hào)。目前七頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)圖06.03雙電源差分放大電路6.2差分放大電路的靜態(tài)計(jì)算

差分放大電路的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)計(jì)算方法與基本放大電路基本相同。為了使差分放大電路在靜態(tài)時(shí)，其輸入端基本上是零電位，將Re從接地改為接負(fù)電源－VEE。

由IB的計(jì)算式可知，Re對(duì)一半差分電路而言，只有2Re

才能獲得相同的電壓降。

如圖06.03所示。由于接入負(fù)電源，所以偏置電阻Rb可以取消，改為－VEE和Re提供基極偏置電流?；鶚O電流為:(動(dòng)畫6-1)目前八頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.3差分放大電路的動(dòng)態(tài)計(jì)算差模狀態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算

共模狀態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算恒流源差分放大電路

目前九頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.3.1差模狀態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算

差分放大電路的差模工作狀態(tài)分為四種:

1.雙端輸入、雙端輸出（雙----雙）

2.雙端輸入、單端輸出（雙----單）

3.單端輸入、雙端輸出（單----雙）

4.單端輸入、單端輸出（單----單）主要討論的問題有：

差模電壓放大倍數(shù)差模輸入電阻輸出電阻目前十頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)圖06.04雙端輸入雙端輸出(1)差模電壓放大倍數(shù)Avd

雙端輸入差放電路如圖06.04所示。負(fù)載電阻接在兩集電極之間。vi接在兩輸入端之間，也可看成±vi/2各接在兩輸入端與地之間。

這種方式適用于雙端輸入和雙端輸出，輸入、輸出均不接地的情況。①雙端輸入雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)

目前十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)差動(dòng)放大器雙入——雙出微變等效電路目前十二頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)(1)差模電壓放大倍數(shù)Avd②雙端輸入單端輸出差模電壓放大倍數(shù)

這種方式適用于將差分信號(hào)轉(zhuǎn)換為單端輸出的信號(hào)。

雙端輸入單端輸出因只利用了一個(gè)集電極輸出的變化量，所以它的差模電壓放大倍數(shù)是雙端輸出的二分之一。

圖06.05雙端輸入單端輸出目前十三頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)

③單端輸入雙端輸出差模電壓放大倍數(shù)

單端輸入信號(hào)可以轉(zhuǎn)換為雙端輸入，其轉(zhuǎn)換過程見圖06.06。右側(cè)的Rs+rbe歸算到發(fā)射極回路的值[(Rs+rbe)/(1+)]<<Re，故Re對(duì)Ie分流極小，可忽略，于是有:

這種方式用于將單端信號(hào)轉(zhuǎn)換成雙端差分信號(hào),可用于輸出負(fù)載不接地的情況。圖06.06單端輸入轉(zhuǎn)換為雙端輸入vi1=－vi2=vi/2目前十四頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)④單端輸入單端輸出

通過從T1

或T2

的集電極輸出，可以得到輸出與輸入之間或電位反相或電位同相的關(guān)系。從T1的基極輸入信號(hào)，從C1

輸出，為反相；從C2

輸出為同相。目前十五頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)

(2)差模輸入電阻

不論是單端輸入還是雙端輸入，差模輸入電阻Rid是基本放大電路的兩倍。(3)輸出電阻

輸出電阻在

單端輸出時(shí)，

雙端輸出時(shí)，

目前十六頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.3.2共模狀態(tài)動(dòng)態(tài)計(jì)算

如果輸入信號(hào)極性相同，幅度也相同則是純共模信號(hào)。如果極性相同，但幅度不等，則可以認(rèn)為既包含共模信號(hào)，又包含差模信號(hào)，應(yīng)分開加以計(jì)算，如圖06.07所示。

例如溫漂信號(hào)屬共模信號(hào)，它對(duì)差分放大電路中Ic1和Ic2的影響相同。圖06.07共模差模信號(hào)混合的情況目前十七頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)

計(jì)算共模放大倍數(shù)Avc的微變等效電路，如圖06.08所示。其中Re用2Re等效，這與差模時(shí)不同。Avc的大小，取決于差分電路的對(duì)稱性，雙端輸出時(shí)可以認(rèn)為等于零。單端輸出時(shí)為:圖06.08共模微變等效電路(1)共模放大倍數(shù)Avc目前十八頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)(2)共模抑制比

共模抑制比KCMR是差分放大器的一個(gè)重要指標(biāo)。，或

雙端輸出時(shí)KCMR可認(rèn)為等于無窮大，單端輸出時(shí)共模抑制比(動(dòng)畫6-2)目前十九頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)6.3.3恒流源差分放大電路

為了提高共模抑制比應(yīng)加大Re

。但Re加大后，為保證工作點(diǎn)不變，必須提高負(fù)電源，這是不經(jīng)濟(jì)的。為此可用恒流源T3來代替Re

。恒流源電流數(shù)值為IE=(VZ

-VBE3)/Re

圖06.09恒流源差分放大電路

恒流源動(dòng)態(tài)電阻大，可提高共模抑制比。同時(shí)恒流源的管壓降只有幾伏，可不必提高負(fù)電源之值。這種電路稱為恒流源差分放大電路，電路如圖06.09所示。目前二十頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)07多級(jí)放大電路多級(jí)放大電路概述7.17.2直接耦合多級(jí)放大電路7.3多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算7.4變壓器耦合的特點(diǎn)目前二十一頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)多級(jí)放大電路的放大倍數(shù)耦合形式零點(diǎn)漂移7.1多級(jí)放大電路概述目前二十二頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)7.1.1耦合形式

多級(jí)放大電路的連接，產(chǎn)生了單元電路間的級(jí)聯(lián)問題，即耦合問題。放大電路的級(jí)間耦合必須要保證信號(hào)的傳輸，且保證各級(jí)的靜態(tài)工作點(diǎn)正確。

耦合電路采用直接連接或電阻連接，不采用電抗性元件。級(jí)間采用電容或變壓器耦合。電抗性元件耦合，只能傳輸交流信號(hào)，漂移信號(hào)和低頻信號(hào)不能通過。直接耦合電路可傳輸?shù)皖l甚至直流信號(hào)，因而緩慢變化的漂移信號(hào)也可以通過直接耦合放大電路。直接耦合電抗性元件耦合根據(jù)輸入信號(hào)的性質(zhì)，就可決定級(jí)間耦合電路的形式。目前二十三頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)

耦合電路的簡(jiǎn)化形式如圖07.01所示。

直接耦合或電阻耦合使各放大級(jí)的工作點(diǎn)互相影響，應(yīng)認(rèn)真加以解決。

(a)阻容耦合(b)直接耦合(c)變壓器耦合圖07.01耦合電路的形式目前二十四頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)7.1.2零點(diǎn)漂移零點(diǎn)漂移

是三極管的工作點(diǎn)隨時(shí)間而逐漸偏離原有靜態(tài)值的現(xiàn)象。產(chǎn)生零點(diǎn)漂移的主要原因是溫度的影響，所以有時(shí)也用溫度漂移或時(shí)間漂移來表示。工作點(diǎn)參數(shù)的變化往往由相應(yīng)的指標(biāo)來衡量。

一般將在一定時(shí)間內(nèi)，或一定溫度變化范圍內(nèi)的輸出級(jí)工作點(diǎn)的變化值除以放大倍數(shù)，即將輸出級(jí)的漂移值歸算到輸入級(jí)來表示的。例如V/C或V/min。目前二十五頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)7.1.3直接耦合放大電路的構(gòu)成

直接耦合或電阻耦合使各放大級(jí)的工作點(diǎn)互相影響，這是構(gòu)成直接耦合多級(jí)放大電路時(shí)必須要加以解決的問題。電位移動(dòng)直接耦合放大電路NPN+PNP組合電平移動(dòng)直接耦合放大電路電流源電平移動(dòng)放大電路(1)(2)(3)目前二十六頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)電位移動(dòng)直接耦合放大電路(1)

于是

VC1=VB2

VC2=VB2+VCB2＞VB2（VC1

）這樣，集電極電位就要逐級(jí)提高，為此后面的放大級(jí)要加入較大的發(fā)射極電阻，從而無法設(shè)置正確的工作點(diǎn)。這種方式只適用于級(jí)數(shù)較少的電路。

如果將基本放大電路去掉耦合電容，前后級(jí)直接連接，如圖07.02所示。

圖07.02前后級(jí)的直接耦合

目前二十七頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)(2)NPN+PNP組合電平移動(dòng)直接耦合放大電路

級(jí)間采用NPN管和PNP管搭配的方式，如圖07.03所示。由于NPN管集電極電位高于基極電位，PNP管集電極電位低于基極電位，它們的組合使用可避免集電極電位的逐級(jí)升高。

圖07.03NPN和PNP管組合目前二十八頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)電流源電平移動(dòng)放大電路(3)

但電流源交流電阻大，在R1上的信號(hào)損失相對(duì)較小，從而保證信號(hào)的有效傳遞。同時(shí),輸出端的直流電平并不高，實(shí)現(xiàn)了直流電平的合理移動(dòng)。

在模擬集成電路中常采用一種電流源電平移動(dòng)電路，如圖07.04所示。

圖07.04電流源電平移動(dòng)電路

電流源在電路中的作用實(shí)際上是個(gè)有源負(fù)載，其上的直流壓降小，通過R1上的壓降可實(shí)現(xiàn)直流電平移動(dòng)。目前二十九頁\總數(shù)三十六頁\編于十二點(diǎn)7.2多級(jí)放大電路電壓放大倍數(shù)的計(jì)算

在求分立元件多級(jí)放大電路的電壓放大倍數(shù)時(shí)有兩種處理方法。輸入電阻法開路電壓法

一是將后一級(jí)的輸入電阻作為前一級(jí)的負(fù)載考慮，即將第二級(jí)的輸入電阻與第一級(jí)集電極負(fù)載電阻并聯(lián)。

二是將后一級(jí)與前一級(jí)開路，計(jì)算前一級(jí)的開路電壓放大倍數(shù)