差动放大电路.

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第13讲--差动放大电路课件

第13讲--差动放大电路课件

+ T1 RC1 uBE1
- iE1
RS2 -
+ uod -
+
+
uo1
uo2


RE iE
iC2
iB2 T2
RC2
+
uBE2 -
iE2
❖ 由三极管e极电流与e极电压指数关系,电流方程:
iC1
iE1=I ES
exp( u BE1 UT
)
iE iE1 iE2 iC1 iC2
iC 2
iE2=I ES
2024/10/10
电子电路基础
第十三讲 差动放大电路 (1)
1
主要内容
7.1 基本电路及特征分析 7.2 双端输入、单端输出差动放大电路旳特征 7.3 单端输入、双端输出差动放大电路旳特征 7.4 单端输入、单端输出差动放大电路旳特征 7.5 有源偏置差动放大电路
2
零点漂移
❖ 放大电路无输入时,还有缓慢变化旳电压 输出旳现象为零点漂移
(2)先求rbe,再用前述公式
rbe
rbb
UT ICQ
134 100 26 1.1
2.5(k)
ASD
RC1 //( RL / 2)
RS1 rbe1
100 5 // 5 71
1 2.5
VCC
iC1
iC2
RC1
RL
RC2
Ri 2(RS1 rbe1)
2 (1 2.5) 7(k)
❖ 增大发射极电阻RE旳阻值,线性范围增大
uo1, uo2
uo2
uodm
uo1
RE 小
RE 大
uid
0
电压传输特性

第二节差动式放大电路

第二节差动式放大电路
差摸信号:是指两个幅度相等、极性相反的双端输入信号
共摸信号:是指两个幅度相等、极性相同的双端输入信号。
差摸、共摸混合信号:是指两个极性相同(或不同)、幅度 不等的信号加在差分放大电路的输入端,则相当于一组差模 信号迭加在共模信号上,共同加在差分放大电路的输入端。
差模信号
共模信号
(一)工作原理:
各元件相同:即T1,T2管对称
第六章 集成运算放大器
第二节 差动式放大电路 (Differential Amplifier)
一、基本差动放大电路
电路组成
特点: a.两只完全相同的管子; b.两个输入端,
两个输出端; c.元件参数对称;
差分放大电路一般有两个输入端:反相输入端和同相输入端, 如图所示。在输入端ui1输入极性为正的信号,输出信号极性 与其相反,称该输入端为反相输入端。在输入端ui2 输入极 性为正的信号,而输出信号极性与其相同,称该输入端为同 相输入端。极性的判断以图中确定的正方向为准。
分对管”,两半电路中对应的电阻可用电桥精密选配, 尽可能保证阻值对称性精度满足要求。
结论:可想而知,即使采取了这些措施,差动放大
电路的两半电路仍不可能完全对称,也就是说,零点 漂移不可能完全消除,只能被抑制到很小。
2。差模输入方式
Ui1=Uid,Ui2=Uid
差模输入信号为Ui1 - Ui2=2 Uid
若Ui1的瞬时极性与参考 极性一致,则Ui2的瞬时 极性与参考极性相反。则
有:
ui1↑→ib1 ↑ →ic1 ↑ →uc1↓
ui2 ↓ →ib2 ↓ →ic2 ↓ →uc2 ↑
差模输入方式
输出电压uO= uC1 - uC2≠0,而是出现 了信号,记为Uod。

第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第一节差动放大电路

第三章 差动放大电路及集成运算放大器  第一节差动放大电路
温漂严重干扰了放大器的工作,会引起输出信号失真, 严重时会把有用信号完全淹没。这是直流放大器必须克服的 问题。实用中常采用多种补偿措施来抑制温漂,其中最为有 效的方法是使用差动放大电路。该电路也是集成运算放大器 的输入级电路。
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.1.1 差动放大电路的基本结构 差动放大电路如图3-1所示。
图3-2中可以算出差模输入电阻为: Rid=2(rbe+Rb) 输出电阻为: Rο=2RC
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.3 共模输入信号与共模抑制比KCMR
在差动放大器两输入端同时输入一对极性相同、幅度相 同的信号称为共模输入方式。定义共模信号uic为两个输入信 号的算术平均值,即:
uic
ui1
差动放大电路及集成运算放大器
因此,其差模电压放大倍数为:
Aud
uo uid
Rc
Rb rbe
上式说明,该电压放大倍数与单管共射放大电路的电压
放大倍数相等。
这里我们用两套电路的元件实现的电压放大倍数和一套 电路相同。但该电路具有很好的超低频性能和很强的抑制零 点漂移的能力,这个问题下面还要详细讨论。
uo uo1 uo2 2uo1
差动放大电路及集成运算放大器
由图3-2可以计算出VT1、VT2的输出电压分别为:
VT1的输出电压:
uo1
Rcuid
2(Rb rbe )
VT2的输出电压:
uo 2
Rcuid
2(Rb rbe )
则差动放大电路的双端输出电压为:
uo
uo1
uo2
RCuid
Rb rbe
在一些超低频及直流放大电路中,级间耦合必须采用直 接耦合方式。直接耦合电路既能放大交流信号又能放大直流 信号,具有相当好的低频特性,所以又常称为直流放大器。 但由于其内部各级电路的静态工作点相互影响,给电路设计 和调整带来诸多不便。

差动放大电路

差动放大电路

差动放大电路有两个输入端:若信号从两个输入端加入,称为双端输入;若信 号仅从一个输入端加入,则称为单端输入。
差动放大电路有两个输出端:集电极C1 和 C2。若信号从C1 和 C2 同时输出, 则称为双端输出;若信号仅从集电极 C1 或C2 对地输出,则称为单端输出。
按照信号的输入输出方式,差动放大电路有四种接法。 除了前面介绍的双端输入/双端输出方式外,差动放大电路还有另外三种接 线方式,即双端输入/单端输出、单端输入/双端输出和单端输入/单端输出。 在四种不同的输入输出方式中,双端输入/双端输出方式为浮地形式的输入 输出方式。在要求对地输入的场合,就只能采用单端对地的输入方式;而要求 对地输出时,则只能采用单端对地输出的方式。 单端输出电路的差模电压放大倍数为双端输出电路的一半,即
1)对称性:理想情况下,电路左右两 部分完全对称,RB1 RB2 RB ,RC1 RC2 RC, 而且 管子与 管子的特性完全相
同,1 2 ,rbe1 rbe2 rbe。 2)长尾特点:由于电路采用双电源供
电, RE上所需的电压由负电源 VEE 提供, 就像拖着一个长长的尾巴,因此把这种电 路称为“长尾式差动放大电路”。
uoc是在 uic作用下的输出电压。根据定义有
Ac
uoc uic
差动放大电路加共模信号
由于差动放大电路是对称的,在共模信号作用下,两管集电极电位的变化 相同,即 uc1 uc2 ,因此,双端共模输出电压为
uoc uc1 uc2 0
即 Ac 0 。但是,由于实际上两半电路不可能做到完全对称,所以电路仍可能 有微弱的共模输出信号。一般情况下,| Ac|<<1。
直接耦合放大电路的零点漂移
引起零点漂移的原因很多,如温度变化、直流电源波动、元器件老化等。 其中,温度变化影响最大,故零点漂移常被称为温度漂移,简称温漂。温度变 化引起各级工作点变化,尽管这种变化是缓慢的,但由于是直接耦合,因此漂 移会被逐级放大,尤其是第一级,其漂移影响最大。在输出级,漂移信号(虚 假信号)与有用信号相混合,使有效信号的辨识更加困难。

差动放大电路

差动放大电路

uic = (ui1+ ui2 ) / 2
ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V) ui2 = 0.99 = 1.00 – 0.01 (V) = 1.01 – 0.99 = 0.02 (V) u = u + 1 u
i1 = ic + 2 id
3 差动放大电路的计算
RC RC
uo ui1
例1
RC
(1)求差模输入电压 uid 、共模输入电压 uic ) +VCC (2) 若 Aud = – 50、 Auc = – 0.05 ) 、
RC
uo 求输出电压 uo,及 KCMR 1.01 V uC2 0.99 V uC1 [解](1) 可将任意输入信号分解为 ui2 ) ui1 V V2 1 共模信号和差模信号之和 共模信号 差模信号 R
(1)求静态工作点; )求静态工作点; +V RC +6CC V 7.5 k ui2 V2 IREF
Hale Waihona Puke K CMRAud = Auc
实际中还常用对数的形式表示共模抑制比, 实际中还常用对数的形式表示共模抑制比,即 常用对数的形式表示共模抑制比
Aud K CMR (dB ) = 20 lg Auc
值越大, 若Auc=0,则KCMR→∞,这是理想情况。这个值越大,表 , ,这是理想情况。这个值越大 示电路对共模信号的抑制能力越好 抑制能力越好。 示电路对共模信号的抑制能力越好。一般差动放大电路的 KCMR约为 约为60dB,较好的可达 ,较好的可达120dB。 。
EE
VEE
uid = u i1 – u i2
= 1 (V) ui2 = uic 1 uid 2 uod = Auduid = – 50 × 0.02 = – 1 (V) (2) ) uoc = Aucuic = – 0.05 × 1 = – 0.05 (V) uo = Auduid + Aucuic = –1.05 (V) 50 Aud = 20 lg K CMR (dB ) = 20 lg = 60 (dB) 0.05 Auc

差动放大电路

差动放大电路

为了表示由于温度变化引起的漂移,常把温度每升高 1oC时,输出电压的变化量ΔUo按放大电路的总增益Au折 合到输入端的等效输入漂移电压ΔUi作为温漂指标。
温漂是直接耦合放大电路所特有的现象,也是最棘手 的问题。人们采用各种补偿措施来抑制温漂,其中最有 效的方法是使用差动放大电路来抑制零点漂移。
1.2 差动放大电路的对零点漂移的抑制
VEE
图 8.10 差模输入电路
VCC
ic1
ic2
Rb
uic
ui1 ib1
Rc
Rc
uoc
T1
T2
ie1
ie2
Rb ib2 ui2
Re
VEE
图 8.11 共模输入电路
差模输入时,ui1 = - ui2,由于两管的输入电压方向 相反,流过两管的电流方向也相反。一管电流增加,另 一管的电流减小,在电路完全对称的条件下,ic1增加的 量与ic2减小的量相等,所以流过Re的电流变化为零,则 URe = 0。可以认为:Re对差模信号呈短路状态,交流通 路如图8.12所示,由图可以看出,当从两管集电极取电 压时,其差模电压放大倍数表示为
故输出电压
uo UC1 UC2 0
由此可知,输入信号为零时,基本差动放大电路的输 出信号电压uo也为零。
VCC
Rb1 ui1
Rc1
Rc2
T1
T2
RP
Rb2 ui2
Re VEE
图 8.9 基本差动放大电路
2. 抑制零点漂移的演示
演示过程如下:
(1)当将两输入端与地连接即uபைடு நூலகம் = 0时,将万用表直 流电压挡接在输出端,此时会发现,万用表的指针几乎 不动,即Uo = 0 。如果有偏差,可通过调节电位器RP 弥 补因两管参数误差造成的不对称性,可使输出电压Uo = 0。

差动放大电路(

差动放大电路(

§5、1差动放大电路(第三页)这一页我们来学习另一种差动放大电路和差动放大电路的四种接法一:恒流源差动放大电路我们知道长尾式差动电路,由于接入Re,提高了共模信号的抑制能力,且Re越大,抑制能力越强,但Re增大,使得Re上的直流压降增大,要使管子能正常工作,必须提高UEE的值,这样做是很不划算的。

因此我们用恒流源代替Re,它的电路图如右图所示:恒流源差动放大电路的指标运算,与长尾式完全一样,只需用ro3代替Re即可二:差动放大电路的四种接法差动放大电路有两个输入端和两个输出端,因此信号的输入、输出方式有四种情况。

(1)双端输入、双端输出它的电路的接法如图(1)所示:差模电压的放大倍数为:共模电压的放大倍数为:共模抑制比为:CMRR→∞(2)双端输入、单端输出它的电路接法如图(2)所示:差模电压的放大倍数为:共模电压的放大倍数为:共模抑制比为:(3)单端输入、双端输出它的电路接法如图(3)所示:这种放大电路忽略共模信号的放大作用时,它就等效为双端输入的情况。

双端输入的结论均适用单端输入、双端输出。

(4)单端输入、双端输出它的电路的接法如图(4)所示:它等效于双端输入、单端输出。

这种接法的特点是:它比单管基本放大电路的抑制零漂的能力强,还可根据不同的输出端,得到同相或反相关系。

三:总结由以上我们可以看出:差动放大电路电压放大倍数仅与输出形式有关,只要是双端输出,它的差模电压放大倍数与单管基本的放大电路相同;如为单端输出,它的差模电压放大倍数是单管基本电压放大倍数的一半,输入电阻都相同。

下一节返回§5、2集成运算放大器集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路一:集成运放的组成它有四部分组成:1、偏置电路;2、输入级:为了抑制零漂,采用差动放大电路3、中间级:为了提高放大倍数,一般采用有源负载的共射放大电路。

4、输出级:为了提高电路驱动负载的能力,一般采用互补对称输出级电路二:集成运放的性能指标(扼要介绍)1、开环差模电压放大倍数 Aod它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。

音频功放电路的分析与制作—差动放大电路

音频功放电路的分析与制作—差动放大电路
T1、T2在任何温度下特性均相同。
零输入零输出
若V与UC的变
化一样,则输 出电压就没有
漂移
信号特点?能 否放大?
5
差动放大电路
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一、典型差动放大电路
1.电路特征
(1)电路理想对称

u
R
C
O
B1
VT1 RP
R
C
VT2
12
5. 主要特点
R
u
R
C
O
B1
VT1 RP
R
C
VT2
u
i1
R-UE EE
+UCC R
B1
u i2
差动放大电路放大差模信号,抑制差模信号, 两输入端中一个为同相输入端(输出与输入同相位),
一个为反相输入端(输出与输入反相位) 。
13
6. 工作方式
双入双出:Ad大;AC 0;KCMRR ∞ 双入单出:Ad约为双出的一半;;AC 小,KCMRR 大
uod ( uc1 ) ( uc2 ) 2uc1 11
4. 主要性能指标
(1)差模电压放大倍数:
Ad
u od ud
大!
(2)共模电压放大倍数:
Ac
u oc uc
0!
两边完全对称
(3)共模抑制比:
K CMRR
=
Ad Ac

(Common - Mode Rejection Ratio)
差放放大的是两输入端的差:uo=Aud(ui1-ui2)
ui1 = -ui2= ud
(2)共模输入:( common mode)
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采用差动放大电路
+VCC
Rc
Rc
Rb
+ u i1

+ uo _
T1
T2
_ReV EE
Rb
+ ui2 -
一、 差动放大电路
1.结构: 对称性结构
+VCC
1=2=
Rc
Rc
UBE1=UBE2= UBE
rbe1= rbe2= rbe
Rb +
RC1=RC2= RC ui1

Rb1=Rb2= Rb
+ uo _
K C MR
Re
Rb rbe
Rb T1
RL
T2 Rb
+
+
u i1
加大Re,可提高共模 -
抑制比,为此可用恒
流源T3来代替Re 。
ui2
T3

R3
R2 R1
_
V EE
带恒流源的差动放大电路的静态工作点:
U AB
VEE
R1 R1 R2
+VCC
Rc + uo - Rc
IC3
U AB
0.7V R3
1.静态工作点的计算:
ui1 = ui2 0
IB Rb +UBE+ IE Re = VEE
IB
=
VEE U BE
Rb 21 Re
VEE U BE
21 Re
+VCC
IC
IE
= VEE U BE 2Re
VEE 2Re
Rc Rb
+ uo _
Rc Rb
T1
T2
UC VCC IC RC
+ u i1
iRe
_ReV
EE
Ro Rc
设从T1的基极输入信号,若从uo1 输出为负号;从uo2 输出为正号。
差动放大器动态参数计算总结
(1)差模电压放大倍数
与单端输入还是双端输入无关,只与输出方式有关:
双端输出时:
Au d
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
单端输出时: Aud
(2)共模电压放大倍数
Rc 2Rb
陕西中医学院
差动放大电路
医用物理教研室 葛黎新
直耦放大电路的特殊问题——零点漂移
零漂现象:
产生零漂的原因:
输 入 ui=0 时 , 输 出
有缓慢变化的电压。
由温度变化引起 的,因而零点漂
移也叫温漂。
Rc1
Re2
+ VCC
Rb1
+u o
uo
T1
T2
+
ui
Re1

- VEE 0
t
减小零漂的措施
用非线性元件进行温度补偿
T1
T2
_ReV EE
Rb
+ ui2 -
二.几个基本概念
1.差动放大电路一般有两个输入端:
双端输入 单端输入
2.差动放大电路可 以
有两个输出端:
Rc
双端输出
Rb T1
+VCC
+
+
uo
-
+
u-o1
u-o2
Rc T2 Rb
+
单端输出
u i1

+
ui2
_ReV

EE
3.差模信号与共模信号
差模信号:uid = ui1 ui2
u ic
uic
£
+ uic ui2
ie1 iRe2R2eR_ReeV ie2
uic -ui2 £
EE
求共模电压放大倍数:
Rc
Rc
+
Auc
=
uoc uic
uo1 uic
=
R 'L
Rb
T1
RL
uo1 £
T2 Rb
+
+
ui1
uic
£
ie1
2Re 2Re
ie2
uic
ui2 £
Rb rbe (1 )2Re
+VCC
共模信号:uic
=
1 2
(ui1
ui2 )
Rb
Rc
+ uo _
Rc Rb
差模增益:Aud
=
uod uid
+ u i1
共模增益: Auc
=
uoc uic

T1
T2
_ReV
+ ui2 -
总输出电压:
EE
uo = uod uoc Aud uid Auc uic
三.差动放大电路的基本工作原理
+VCC
(1)差模电压放大倍数
Rc
Rc
+
Au d
uO ui1 ui2
uO1 2ui1
Rb T1 RL
uo1 -
+
T2 Rb +
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
u i1 -
ui2
_ReV

(2)差模输入电阻
ib
iEE
c
+
+
Rid 2Rb rbe
(3)输出电阻 Ro Rc
+ Rb 2u i1
+
-
u-o1
u+o2 T2 Rb
E
-
- uid
ui2
2+
ic
+
rbe
β ib
RC
+
RL uo1
2
-+
②差模输入电阻
Rid uid / ii 2ui1 / ii
2Rb rbe
Rc + uo - Rc
+
Rb T1 u-o1
+
u-o2 T2 Rb
③输出电阻
+
ui1
u id
Ro 2uo1 / io 2Rc - 2
(5)共模抑制比
KCMR
Aud Auc

KCMR
20 lg
Aud Auc
dB
双端输出时KCMR可认为等于无穷大,单端输
出时共模抑制比:
K CMR
R'L / 2( Rb rbe ) R'L / 2Re
Re
Rb rbe
五.带恒流源的差动放大电路
+VCC
根据共模抑制比公式:
Rc + uo - Rc
IC1
IC2
IC3 2
Rb T1
+ ui1

RL
T2 Rb
+
Ic3 T3 A
ui2 -
R3
R2 R1
B_
V EE
①求差模电压放大倍数:
因为ui1 =- ui2
Rc
电路对称uo1=-uo2
Rb T1
uo= uo1-uo2=2 uo1ui1+ uid
差模电压放大倍数
2
Au d
uO ui1 ui2
2uO1 2ui1
uO1 ui1
Aud
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
ib
+
+ Rb ui 1
-
+
+ uo - Rc
+VCC
(1)差模电压放大倍数
Rc + uo - Rc
Au d
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
+ u i1
Rb T1
(2)共模放大倍数 -
Auc 0
+
u-o1
RL
+
u-o2
T2 Rb
_ReV EE
+ ui2 -
(3)差模输入电阻 (4)输出电阻
Rid 2 Rb rbe
Ro 2Rc
2. 双端输入单端输出
四.差动放大器的输入输出方式
差动放大器共有四种输入输出方式:
1. 双端输入、双端输出(双入双出) 2. 双端输入、单端输出(双入单出) 3. 单端输入、双端输出(单入双出) 4. 单端输入、单端输出(单入单出)
主要讨论的问题有:
差模电压放大倍数、共模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻
1.双端输入双端输出
Auc 0
Aud
( Rc
//
RL 2
Rb rbe
)
Rid 2 Rb rbe
Ro 2Rc
4.单端输入单端输出
计算同双入单出:
+VCC
Aud
Rc 2Rb
//
RL rbe
Auc
R 'L 2Re
+ ui1

Rid 2 Rb rbe
Rc
+
Rb T1 RL
uo1 -
Rc T2 Rb
-
+
rbe
+
¦Âib RC RL uo1
+
(4)共模电压放大倍数
ui1=ui2 =uic,
iRe =2 ie1 = 2 ie2
在保证两个管射极 电位不变的情况下 可做出等效电路
画出共模等效电路
+VCC
RRcc
RRcc
+
RRbb
TT11
RL
RL
+uu-o+1o1 £
TT22 RRbb
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