第11讲 差分放大电路

U R2
R2 VEE R1 R 2
近似为 恒流
I C1Q I C2Q
1 I C3 2
Rb
+Vcc Rc uo Rc Rb uI2 I –VEE
动态计算: 同长尾电路。
uI1
不同之处: Re= ∞
等效电阻 为无穷大
2. 加调零电位器的差放
由于电路参数不可能完全对称 则: uI1= uI2= 0时，uo≠ 0 解决：加调零电位器RW调零
即：单入双出相当于双入双出。 区别在于引入了共模信号。
1 u O A d u I A C u I 2
电路对称时ＡＣ＝０ Ｑ点及动态计算与双入双出相同。
４.单入单出：相当于双入单出
四. 改进型差放
１. 有恒流源的差放
⑴. 长尾式差放存在的问题： ＡＣ单↓→ＡＣ双↓→ＫＣＭＲ↑ Ｒ ｅ↑ ｛ 保证一定的Ｉ →Ｖ ↑ Ｃ ＥＥ
UCQ1 UCQ 2 UCQ
I CQ1 I CQ 2 I CQ
Q点： UB ≈ 0 →UE= – 0.7V
I EQ VEE U BEQ 2R e I EQ
I BQ
1
UCQ VCC I CQ R c
UCEQ VCC I CQ R c UBEQ
即：uI= 0时，uo= 0 — 零输入时零输出。 3. 对共模信号的抑制作用 ⑴. 共模信号：数值相等、极性相同的输入信号。 即：uI1= uI2= uIC
3.3
直耦放大电路
2、差分放大电路 3、直耦互补输出电路
内容： 1、零漂现象
一、零漂现象 1.零漂：uI=0时，uO≠0，有缓慢变化输出，称零漂。
uo ui=0 uo
2.零漂产生的原因 温度变化，直流电源波动，元器件老化。 温度变化是主要原因，故零漂也称温漂。
只有直耦放大电路才会产生零漂；
零漂大小主要决定于第一级的零漂大小。 3.克服温漂的方法：
Ad β Rc 175 2rbe
由于电路的AC=0，故△uO仅由 uId和Ad决定。
ΔuO AduId 1.75V
3.10 电路如图所示，T1～T5的电流放大系数分别为β1～β5，
b-e间动态电阻分别为rbe1～rbe5，写出Au、Ri和Ro的表达式。 解： Au1
Au2
Re的作用：共模负反馈
iC1↓ iC1↑ ↘ ↗ uBE1↓→ iB1↓ ↗ uE↑ ↘ T↑ ↘ uBE2↓→ iB2↓ iC2↑ ↗ iC2↓ Re使每只差分管的零漂减小， 双端输出时，零漂 ≈ 0 4. 对差模信号的放大作用 ⑴. 差模信号：数值相等、极性相反的输入信号。 即：
1 u I 1 u I 2 u Id 2
=－β△iB· 2R'L
ΔuId ΔiB 2(Rb rbe )
R L Ad R b rbe
Ri 2(Rb rbe )
交流等效电路
R o 2R c
⑶. 共模抑制比KCMR： 衡量差分放大电路放大差模信号、抑制共模号
能力的参数。
K CMR
Ad AC
KCMR=∞
例1：图示电路 若uI1=10mV，uI2= 5mV，则uId =？ uIc=？
解：uId= UI1－UI2 = 5mv
uId1 = 2.5mv
uId2 = -2.5mv
uIc= ( uI1+uI2 )/2 = 7.5mv
例2：图示电路 ⑴. UI =10mV，则uId =? uIc=? ⑵.若Ad=－102、KCMR＝103，用直流表测uO=? 解：⑴. uId =10mv uId1 = 5mv uIc= 5mV ⑵. uO = Ad uId+ AcuIC+UCQ1 uId2 =－5mv
Au3
ΔuO1 β1 R 2 ∥[rbe4 (1 β 4 )R5 ] ΔuI 2rbe1 ΔuO2 β R ∥[rbe5 (1 β 5 )R7 ] 4 6 ΔuI2 rbe4 (1 β 4 )R5
ΔuO3 (1 β 5 )R7 ΔuI3 rbe5 (1 β 5 )R7
→
β1 R 2 ∥[rbe2 (1 β 2 )R3 ] (1 β 2 )R3 Au R1 rbe1 rbe2 (1 β 2 )R3
Ri R1 rbe1
（b）
ib1
Ro R 3 ∥
ib2
rbe2 R 2 1 β2
→
→
A u
(1 β1 )(R2 ∥ R 3 ∥ rbe2 ) β2R4 ( rbe1 (1 β1 )(R2 ∥ R 3 ∥ rbe2 ) rbe2
Ri R1 ∥[rbe1 (1 β1 )(R2 ∥R 3 ∥rbe2 )]
Ro R4
3.6 图所示电路参数理想对称，晶体管的β均为100，rbb' =100Ω， UBEQ≈ 0.7。试计算RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极 静态电流IEQ，以及动态参数Ad和Ri。
解：T1管和T2管的 IEQ:
uI Rb
+Vcc Rc RL uo Rc Rb
Re –VEE
３.单入双出 输入信号既非差模又非共模信号。 将ｕI分解为差模和共模信号：
uI1 uI 2 u Id 1 u Id 2 2 u I1 u I 2 u Ic 2
uI Rb
+Vcc Rc uo Rc Rb
RL
Re –VEE
I CQ
I BQ
U EE 0.7 2Re I CQ UC2= VCC - ICQRC
RL U C1 VCC I CQ R C // R L RC RL 1 R L Ad ( R'L=RC∥RL) 2 R b rbe
+Vcc Rc Rb uI RL uo Rc Rb
⑵.差模放大倍数 Ad ∆iB1 = - ∆ iB2
∆iC1= - ∆ iC2 ∆uC1 = - ∆ uC2
∆uO = - 2∆ uC1 △iE1=－△iE2，Re中电流不变，即Re 对差模信号 无反 馈作用，E点相当于交流接地。
RL中点交流接地。
u od Ad u Id
ΔuOd RL ΔiC 2(Rc ∥ ) 2
U BEQ I EQ I EQ RW 2IEQ R e VEE 2 VEE U BEQ 0.517mA RW ＋2Re 2
Ad和Ri： rbe rbb' (1 β)
Ad
26m V 5.18k Ω I EQ
97 RW rbe (1 β) 2 R i 2rbe (1 β)RW 20.5k Ω
β Rc
3.7 电路如图所示，T1和T2管的β均为140，rbe均为4kΩ。试问：
若输入直流信号uI1=20mv，uI2=10mv，则电路的共模输入电压
uIC=？差模输入电压uId=？输出动态电压△uO=?
解： u IC
u I1 u I2 15m V 2 u Id u I1 u I2 10m V
⑴. 引入直流负反馈
⑵. 温度补偿
⑶. 采用差分放大电路
二. 差分放大电路（长尾式）
1.电路的组成特点：
电路特点： ⑴.电路对称 Rb1= Rb2； Rc1= Rc2；T1、T2特性相同。 ⑵.有四种输入输出方式。 2. 静态分析(Q )：uI1= uI2=0
由于电路对称，因此：
I BQ1 I BQ2 I BQ
解决： 用一个交流电阻大、直流电阻小的元件 代替Ｒｅ。可用恒流源代替Ｒｅ。 三极管电流源：工作在放大区的三极管，若IB 固定，则近似相当于一个恒流源。
⑵. 具有恒流源的差放
+Vcc Rc Rb
uo
Rc Rb uI2
Q点计算:
I C3 I E3 U R 2 U BE 3 R3
uI1
I1 R1 I2 R2 IE3 R3 –VEE
பைடு நூலகம்
I DSS I DQ 1mA/V
g R 5 A u m D
Ri Rg 1MΩ
Ro R D 5kΩ
Q
Q
3.2 设图(a)(b)所示电路的静态工作点均合适，分别画出 它们的交流等效电路，并写出Au、Ri和Ro的表达式。
解:（a）交流等效电路如解图所示。
ib1
→
ib2
其中：Ad=－102 ：
Ad AC 0.1 K CMR
UCQ1: uC1的静态值
作业： P179
3.2 (a) (b)
P182 3.6 3.7
2.15 已知图(a)电路中场效应管的转移特性和输出特性分别 如图（b）(c)所示。 （1）利用图解法求解Q点； （2）利用等效电路法求解Au、Ri和Ro。
Q
解：（1）在转移特性中作直线uGS＝－iDRS，与转移特性的 交点即为Q点；得出IDQ＝1mA，UGSQ＝－2V。
⑵.在输出特性中作直流负载线uDS＝VDD－iD（RD＋RS），与
UGSQ＝－2V的那条输出特性曲线的交点为Q点，UDSQ≈3V。
i D gm uGS
U DS

2 UGS(off)
⑵.共模放大倍数 AC
i B1 i B2 i C1 i C2 u C1 u C2
uO C uC1 uC2 (UCQ1 uC1 ) (UCQ2 uC2 ) 0
u Oc 共模放大倍数A c 0 （电路参数理想对称时） u Ic
温漂可等效成共模信号。
双端输入双端输出:
三、差分放大电路的四种接法
1. 双入双出 β R L Ad R b rbe
R L R C // RL 2