差分放大电路
《差分放大电路》课件
电源稳定性测 试：测量差分 放大电路的电 源稳定性，确 保其符合设计
要求
差分放大电路的调试与测试实例
测试目的：验证差分放大电路的性 能和稳定性
测试项目：输入信号、输出信号、 增益、相位、噪声等
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测试方法：使用示波器、信号发生 器等仪器进行测试
测试结果分析：根据测试结果，分 析电路的性能和稳定性，找出存在 的问题并解决。
应用案例1：在 数字音频处理 中的应用，提
高音质
应用案例2：在 数字图像处理 中的应用，提 高图像清晰度
应用案例3：在 数字通信中的 应用，提高通
信质量
应用案例4：在 数字信号处理 中的其他应用， 如信号滤波、
信号放大等
差分放大电路在其他领域中的应用案例
音频信号处理：用于音频信号的放大和滤 波
医疗设备：用于医疗设备的信号放大和滤 波
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差分放大电路的主要特点是具有较 高的共模抑制比和较低的噪声。
差分放大电路的基本结构包括输入 级、中间级和输出级。
差分放大电路的特点
输入信号为 差模信号
具有较高的 共模抑制比
输出信号为 差模信号
具有较高的 增益和带宽
差分放大电路的应用
信号处理：用于处理模拟信号，如 音频、视频等
稳定性优化：通过优化电路参数，提高电路的稳定性，如调整反馈系数、调整电路参数等。
差分放大电路的设计方法
差分放大电路的设计原则
输入阻抗匹配：确保输 入信号不受干扰
输出阻抗匹配：保证输 出信号的稳定性
共模抑制比：提高电路 的抗干扰能力
带宽：满足信号处理需 求
基本差分放大电路详解
基本差分放大电路详解：
差分放大电路是一种电子电路，通过对两个相同型号的管子的共模输入信号进行放大，实现差分信号的放大。
这种电路广泛应用于各种电子设备和系统中，如通信、测量、计算机等。
差分放大电路由两个完全对称的共射放大电路组成，每个管子的参数完全一样，温度特性也完全相同。
这两个管子的集电极分别接在一起，并通过公共电阻Ree 进行供电。
这样做的目的是使两个管子的工作点相同，从而减小了零点漂移的影响。
差分放大电路的特点包括：
1.抑制零点漂移：由于电路的对称性，差分放大电路可以有效地抑制零点漂移，提高
了电路的稳定性。
2.差模信号放大：差分放大电路主要对差模信号进行放大，这种信号是由两个输入端
输入大小相等、极性相反的信号组成的。
3.抑制共模信号：差分放大电路对共模信号有抑制作用，共模信号是指大小相等、极
性相同的两个信号。
差分放大电路在直接耦合电路和测量电路的输入端中有着广泛的应用。
由于其具有对称性，可以有效地稳定静态工作点，同时具有抑制共模信号的作用。
在实践中，为了获得更好的性能，可以采用适当的负反馈和温度补偿措施。
差分放大电路的工作原理
差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理基于差分输入信号的放大和相位逆转。
通过合理设置电路参数和拓扑结构，可以实现对不同频率范围的信号进行差分放大，并在输出端得到符合要求的放大信号。
一、差分放大电路的示意图和基本工作原理差分放大电路一般由两个共模信号输入端和一个差模信号输出端组成。
下图展示了一个基本的差分放大电路示意图。
[image]图1 基本差分放大电路示意图在差分放大电路中，输入端的两个信号V1和V2分别与两个输入电阻R1和R2相连。
两个输入电阻串联在一起，可以看作一种差分输入电路。
输出端的信号Vout与两个电阻R3和R4相连，输出信号的放大程度与这两个电阻的大小有关。
接下来，我们根据差分放大电路的基本示意图，详细介绍其工作原理。
1、差分输入信号差分输入信号是指两个输入端的信号之间的差值。
在实际应用中，这两个输入信号可能是来自传感器、放大器、传输线等。
当这两个信号的接收、传输、处理过程是一致的时候，我们称其为共模信号；反之，称其为差模信号。
差分放大电路能够放大差分输入信号的主要原因在于它能够对共模信号和差模信号分别进行处理，并最终得到差模信号的放大输出。
2、差分放大和相位逆转在差分放大电路中，我们一般会通过一个共源共极型场效应管或者双极晶体管来实现对差分输入信号的放大。
这些放大器的特点是能够将输入信号放大，并将放大后的信号的相位逆转180度。
当输入信号V1和V2同时增大时，放大器会对其进行放大，并通过输出端Vout输出差分放大后的信号。
此时，输出信号与输入信号V1和V2之间的差值是放大的，反之亦然。
这种差分放大和相位逆转的特性使得差分放大电路在抑制共模干扰、增强信号质量等方面有着独特的优势。
二、差分放大电路的主要工作特性差分放大电路相对于单端放大电路具有一些独特的工作特性。
在实际应用中，我们可以通过调节电路参数、选取合适的电路拓扑结构等方法来实现对其工作特性的优化。
1、抑制共模干扰共模干扰是指在传感器、放大器、传输线等系统中，由于接地线、电源线、环境噪声等原因引入的干扰。
差分放大电路公式(一)
差分放大电路公式(一)差分放大电路公式1. 差动增益公式•差动放大器的增益定义为差模输入电压与差模输出电压的比值：Ad = (Vout+ - Vout-) / (Vin+ - Vin-)•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Vout+和Vout-分别表示正输出与负输出的电压。
2. 共模增益公式•共模放大器的增益定义为共模输入电压与共模输出电压的比值：Ac = (Vout+ + Vout-) / (Vin+ + Vin-)•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Vout+和Vout-分别表示正输出与负输出的电压。
3. 差模增益与共模增益比值公式•增益差值定义为差动增益与共模增益的比值：CMRR = Ad / Ac•其中，CMRR表示共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio）。
4. 差模输入电阻公式•差模输入电阻定义为差模输入电压与差模输入电流的比值：Rin = (Vin+ - Vin-) / Iin•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Iin表示差模输入电流。
5. 差模输出电阻公式•差模输出电阻定义为差模输出电压变化与差模输出电流变化的比值：Rout = dVout / dIout•其中，dVout表示差模输出电压变化，dIout表示差模输出电流变化。
举例说明假设我们有一个差分放大电路，如下图所示：R1 R2Vin+ -----/\/\/\/\------|---- RL| |Vin- -----/\/\/\/\------ VoutR3 R4其中，R1、R2、R3、R4为电阻，Vin+和Vin-为正输入与负输入的电压，Vout为输出电压。
我们可以根据上述公式计算出该差分放大电路的性能指标：1.差动增益（Ad）：根据差分放大电路公式，我们可以测量Vin+和Vin-的变化，并记录Vout+和Vout-的变化，然后计算出Ad的值。
差分放大电路
+Vcc
R3
R4 +15V
15k + Vo - 15k
RL 10k
+ R1 Vi 1k
T1
T2
R2
1k
-
Re 1K
差动放大电路
当两个输入端并接到一起，
且加入共模信号Vic时，
Vc1
Vc2
R1
rbe
Rc
(1
)2Re
Vic
即仍有Vo=Vc1−Vc2=0V，
+Vcc
R3
R4 +15V
15k + Vo - 15k
端信号中不同的部分
差分放大电路——一般结构
1、差模信号和共模信号的概念 ＋
vi1 ＋
＋
+vid/2
差模电压增益
Avd
=
vo vid
＋ vic
－
－
－
vid
-vid/2
＋
－
差放
vo －
vi2
vo ——差模信号产生的输出 差分式放大电路输入输出结构示意图
共模电压增益
Avc
=
vo vic
vo ——共模信号产生的输出
差分放大电路——一般结构
1、差模信号和共模信号的概念
差模信号
vid = vi1 vi2
共模信号
+
+-vid
vi1
+
vi2
--
差放
+-vo
+
+
vo1
vo2 -
-
vic
=
1 2
(vi1
vi2 )
差分式放大电路输入输出结构示意图
差分放大电路等效电路
差分放大电路等效电路1. 引言嘿，朋友们！今天咱们来聊聊一个电路里的“小精灵”——差分放大电路。
说起这个名字，听起来是不是挺高大上的？但其实，它就像生活中那些默默无闻却极为重要的角色，比如说保姆大妈或者一杯热腾腾的咖啡。
差分放大电路，简单来说，就是把两个信号“比一比”，放大那个有用的部分，把噪音扔到一边，简直就像我们在喧闹的酒吧里寻找那个熟悉的声音，最后终于找到了！今天我们就来拆解一下这个电路，看看它是怎么工作的。
2. 差分放大电路的基本概念2.1 什么是差分放大电路？差分放大电路，顾名思义，就是一个能够接受两个输入信号（一般叫做正输入和负输入）并放大它们之间差异的电路。
想象一下，两个好友在争论谁的做法更好，差分放大电路就是那位公正的裁判，站在一旁仔细听、认真评估。
它能放大有用的信号，抑制那些干扰和噪声，就像把那些不和谐的声音统统滤掉，给你一个清晰的答案。
2.2 结构与组成部分差分放大电路的构成其实也不复杂，主要由运算放大器（OpAmp）和一些电阻器组成。
运算放大器就像是电路的“超级英雄”，能进行各种运算，反正就是厉害得不行。
而电阻器则是它的好伙伴，帮助调节信号的强度和方向。
就像在一场足球比赛中，前锋负责进攻，后卫负责防守，双方相辅相成，才能赢得比赛！3. 等效电路的意义3.1 什么是等效电路？当我们提到“等效电路”，其实就是把复杂的电路“简化”一下，让我们能更轻松地理解它的工作原理。
就好比一部复杂的电影，导演为了让观众更明白故事情节，可能会在某些地方用旁白来解释。
在差分放大电路中，等效电路的作用就是把运算放大器和电阻器等效成一个简单的模型，让我们看到它们是怎么互动的。
3.2 等效电路的组成在等效电路中，运算放大器的输入端会通过电阻连接到两个输入信号，而输出端则会通过反馈电阻和输出负载相连。
整个过程看似简单，但实际上这背后可是蕴藏了深厚的电路理论哦！通过这个等效电路，我们能够快速判断电路的增益、输入阻抗等重要参数，省时省力，真是一举两得！4. 差分放大电路的应用4.1 日常生活中的应用差分放大电路可不止是实验室里的“高冷”学问，它其实在我们日常生活中无处不在。
差分放大电路
03 差分放大电路的分类
电压反馈型差分放大电路
电压反馈型差分放大电路通过电 压负反馈来减小输出电压的幅度，
从而减小了电路的增益。
电压反馈型差分放大电路通常具 有较低的输入阻抗和较高的输出 阻抗，适用于电流驱动能力较弱
的电路。
电压反馈型差分放大电路的优点 是稳定性好，噪声低，适用于信
号源内阻较高的应用场景。
电流反馈型差分放大电路
1
电流反馈型差分放大电路通过电流负反馈来减小 输出电流的幅度，从而减小了电路的增益。
2
电流反馈型差分放大电路通常具有较高的输入阻 抗和较低的输出阻抗，适用于电流驱动能力较强 的电路。
3
电流反馈型差分放大电路的优点是带宽较宽，响 应速度较快，适用于信号源内阻较低的应用场景。
缓冲和驱动
差分放大电路可以作为缓冲器和 驱动器，用于驱动后级电路或传 输线路，提高信号的驱动能力和 传输稳定性。
比较器
差分放大电路可以作为比较器， 用于比较两个电压或电流的大小 关系，常用于触发器、寄存器等 数字逻辑电路中。
在传感器信号处理中的应用
温度传感器信号处理
差分放大电路可以用于放大温度传感器的输 出信号，将微弱的温度变化转换为电信号， 便于后续处理和测量。
差分放大电路的特点
高增益
抑制共模干扰
差分放大电路具有很高的增益，通常在 100dB以上，因此能够将微弱的差分信号 放大到足够大的幅度。
由于差分放大电路只对两个输入信号的差 值进行放大，因此它能够有效地抑制共模 干扰，提高信号的信噪比。
宽频带
差分放大电路
12V
解：(1) ICQ1 = ICQ2 (VEE – UBEQ) / 2REE= 0.285 (mA)
UCQ1= UCQ2 = VCC – ICQ1RC = 9.15 (V)
(2)
rbe
200 (1 ) 26
I EQ
200 81 26 7 489 () 0.285
IC1 导致UC1 变化量为UC1
IC2 导致UC2 变化量为UC2
则： UC1 = UC2 U0 = (UCQ1 + UC1 ) - (UCQ2 + UC2 ) = 0
三、 差模信号与共模信号
第3章 放大电路基础
共模信号：数值相等，极性相同的输入信号，即 ui1= ui2= uic 差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即 ui1= -ui2
Aud
u0d uid
u01 u02 ui1 ui2
2u01 2ui1
u01 u02
Aud1
微变等效电路
第3章 放大电路基础
ib1
βib1
ui1
uod1
单边的微变等效电路
ib1
βib1
ui1
第3章 放大电路基础
uod1
Aud1
(RC //
rbe1
RL 2
)
Aud
3.3 差分放大电路
第3章 放大电路基础
3.3.1 差分放大电路的工作原理 3.3.2 电流源与具有电流源差分放大电路 3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
第3章 放大电路基础
差分放大电路
第3章 放大电路基础
3.3.1 差分放大电路的工作原理 一、电路组成及特点:
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