恒流源差动放大电路
恒流源-利用差动放大器AD8276 和运算放大器AD8603
公式 1 显示，图 1所示电路的主要误差源于内部电阻匹配、 R1的公差和负载电阻的公差。AD8276（B级）的最大增益误 差为 0.02%，AD8276（A级）的最大增益误差为 0.05%，该 电路的整体精度可以达到 0.02%。
同时，R1的精度也非常重要，其公差应达到 0.1%或更佳，此 误差可通过校准来消除。
CN-0099
电路笔记
输出电流值IO可通过下式计算：
AD8276 具有非常严格的电阻匹配，RF1/RG1 = RF2/RG2 = 1，因 此公式 1 可简化为：
AD8276 可以驱动 15 mA 以下的输出电流，而不需要外部晶 体管或 MOSFET。
图 2 所示为室温下采用AD8276A、AD8603 和 2N3904 的测试 结果。R1为 50 Ω，公差 0.1%。显然，实际输出与计算结果相 符。在所示数值范围内，测量结果与理想结果相差无几，不 超过 0.5%，平均误差低于R1公差限制的 0.1%。
电路的输出电流量IO受以下因素限制：运算放大器输入范围、 差动放大器输出范围以及差动放大器SENSE引脚电压范围。
根据图 1，必须满足以下三个条件：
1. VLOAD = IO × RLOAD必须在运算放大器AD8603 的输入范 围内。
2. VOUT = IO × (RLOAD + R1)必须在AD8276 SENSE引脚电压 范围内：2(−Vs) − 0.2 V至 2(+Vs) − 3 V。
电路笔记
CN-0099
利用 ADI 公司产品进行电路设计 放心运用这些配套产品迅速完成设计。 欲获得更多信息和技术支持，请拨打 4006-100-006 或 访问/zh/circuits 。
连接/参考器件
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
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
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
实验四 差动放大电路
+12V
UE3
2．差模和共模电压放大倍数测量 在输入端加入f=100~200Hz，Ui=50mV正弦信号（注 意：输出衰减置于20db，输出从小慢慢调节，带负载)，按 表3.4.2要求测量并记录，由测量数据计算出单端和双端输 出的电压放大倍数。 输入信号方式： 双端输入：红夹子接B1端,黑夹子接B2端。 差模信号： 单端输入：红夹子接B1端,黑夹子接地端。 共模信号：B1+B2同时接红夹子，黑夹子接在地端。
表 3.4.2 差模和共模放大倍数测试
五、实验报告
1．根据实测数据计算图3.4.3电路的静态工作点，与预习 计算结果相比较。 2．整理实验数据，计算各种接法的Ad，并与理论计算值 相比较。 3．计算实验步骤3中Ac和CMRR值。 4．总结差放电路的性能和特点。
六、思考题
1、差动放大器的电路对称时，发射极总电流Ie与集电极电 流Ic1、Ic2 有何关系？ 2、静态时Ic1=Ic2及Vc1=Vc2的条件是什么？ 3、直流集电极电流及电压的计算值与测量值比较，情况如 何？ 4、差模电压增益的计算值与测量值比较，两者有何差别？
实验电路如图3.4.3所示。 1．测量静态工作点。 (1)调零 T1 T2 将输入端B1、B2短 路并接地，接通直流电源， 调节电位器Rp1使双端输 出电压Uo=0。 衰减20dB,可不接电位器！T3 (2)静态工作点 测量T1、T2、T3各 极对地的电位，填入表 图3.4.3 差动放大器 3.4.1中。 表3.4.1 静态工作点测试
实验四 差动放大电路
一、实验目的
1. 熟悉差动放大器工作原理。 2. 掌握差动放大器的基本测试方法。
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。
差动放大电路实验
差动放大电路实验报告严宇杰141242069 匡亚明学院1.实验目的（1）进一步熟悉差动放大器的工作原理；（2）掌握测量差动放大器的方法。
2.实验仪器双踪示波器、信号发生器、数字多用表、交流毫伏表。
3.预习内容（1）差动放大器的工作原理性能。
（2）根据图3.1画出单端输入、双端输出的差动放大器电路图。
4.实验内容实验电路如图3.1。
它是具有恒流源的差动放大电路。
在输入端，幅值大小相等，相位相反的信号称为差模信号；幅值大小相等，相位相同的干扰称为共模干扰。
差动放大器由两个对称的基本共射放大电路组成，发射极负载是一晶体管恒流源。
若电路完全对称，对于差模信号，若Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定减少，增加与减少之和为零，Q3 和R e3等效于短路，Q1,Q2的发射极等效于无负载，差模信号被放大。
对于共模信号，若Q1的集电极电流增加，则Q2的集电极电流一定增加，两者增加的量相等，Q1、Q2的发射极等效于分别接了两倍的恒流源等效电阻，强发射极负反馈使共射放大器对共模干扰起强衰减作用，共模信号被衰减。
从而使差动放大器有较强的抑制共模干扰的能力。
调零电位器R p用来调节T1,T2管的静态工作点，希望输入信号V i=0时使双端输出电压V o=0.差动放大器常被用作前置放大器。
前置放大器的信号源往往是高内阻电压源，这就要求前置放大器有高输入电阻，这样才能接受到信号。
有的共模干扰也是高内阻电压源，例如在使用50Hz工频电源的地方，50Hz工频干扰源就是高内阻电压源。
若放大器的输入电阻很高，放大器在接受信号的同时，也收到了共模干扰。
于是人们希望只放大差模信号，不放大共模信号的放大器，这就是差动放大器。
运算放大器的输入级大都为差动放大器，输入电阻都很大，例如LF353的输入电阻约为1012Ω量级，0P07的输入电阻约为107Ω量级。
本实验电路在两个输入端分别接了510Ω电阻，使差动放大器的输入电阻下降至略小于这一数值，这是很小的输入电阻。
讲答案4章 差动放大电路
第4章 差动放大电路在工业控制过程中，如温度、压力这样的物理量，被传感器检测到并转化为微弱的。
变化缓慢的非周期电信号。
而这些信号还需要经过直流放大器放大以后，才能进行进一步的处理或推动二次仪表进行显示。
那么，这里的放大器一般采用直接耦合多级放大器。
直接耦合多级放大器存在零点漂移的问题，克服零点漂移的有效办法，就是在多级放大器的输入级采用差动放大电路。
4.1 典型差动放大电路4.1.1 零点漂移问题1、零点漂移（1）零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象，简称零漂。
（2）零漂产生的原因：晶体管参数()CEO BE I U β、、随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化等。
（其中主要因素是温度对晶体管参数的影响，称为温漂。
）（3）温漂：环境温度每变化1℃，将放大电路输出端出现的漂移电压oU '∆ 折算到输入端，用这个折算到输入端的漂移电压数值表示零漂的大小，用i U '∆表示。
（常常认为，零漂就是温漂。
）放大电路的级数越多，放大倍数越大，则零漂电压逐级放大，就使零漂越严重，有时会将输入信号淹没。
那么，第一级零漂对输出端的总零漂来说，占主要地位。
2、抑制温度漂移的措施：① 在电路中引入直流负反馈。
（如第2章介绍的分压式偏置电路中的E R 就是一个直流负反馈。
）② 采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成差动放大电路，至于直接耦合多级放大电路的输入端。
（在直接耦合放大电路中抑制零点漂移最有效的电路结构是差动放大电路。
）4.1.2 典型差动放大电路1、电路结构与静态工作情况 （图4-1为典型的差动放大电路）将两个电路结构、参数均相同的单管放大电路组合在一起，就成为差动放大电路的基本形式。
两管射极均通过电阻E R 与负电源串联之后接地。
（1）差动放大电路的结构特点：① 由两个结构、参数左右对称的共射放大器组成；② 它有两个输入端a 和b ，存在两个输入信号1i u 、2i u ；③ 它有两个输出端，有单端输出（从任意一个集电极输出）、双端输出（从两个集电极之间输出）两种方式； ④ EE U 为负电源，确保1V 、2V 工作在放大状态。
差动放大电路
号的变化。
有时，为简化起见，常常用一个简 化的恒流源符号来表示恒流管VT3 的具 体电路，如图3.9所示。
图3.9 集成运算放大器
3.2.1 集成运算放大器的基本组成
集成运算放大器实质上是一个具有高 电压放大倍数的多级直接耦合放大电路。 从20世纪60年代发展至今已经历了四代产 品，类型和品种相当丰富，但在结构上基 本一致，其内部通常包含四个基本组成部 分：输入级、中间级、输出级以及偏置电 路，如图3.12所示。
1.单端输入
单端输入和双端输入并没有本质的区
别，可以直接利用双端输入时的公式进行
计算。
2.单端输出
单端输出的输出信号可以取自VT1 或 VT2的集电极。
（1）单端输出时的差模电压放大倍数Aud1 （2）单端输出时的共模电压放大倍数Auc1 （3）单端输出时的共模抑制比KCMR （4）单端输出时差动放大电路的输出电阻rod
5.输入失调电压温漂ΔUIO/ΔT和
输入失调电流温漂ΔIIO/ΔT
6.共模抑制比KCMR
7.差模输入电阻rid 8.输出电阻rod
集成运算放大器使用 中的几个具体问题
3.2.3
1.集成运放的选择 （1）信号源的性质 （2）负载的性质 （3）精度要求 （4）环境条件
2.集成运放参数的测试
以μA741为例，其管脚排列如图3.14(a) 所示。其中2脚为反相输入端，3脚为同相
（1）它由两个完全对称的共射电 路组合而成。 （2）电路采用正负双电源供电。
图3.1 典型基本差动放大电路
2.差动放大电路抑制零点漂移的原理
由于电路的对称性，温度的变化对VT1、 VT2 两管组成的左右两个放大电路的影响 是一致的，相当于给两个放大电路同时加 入了大小和极性完全相同的输入信号。因 此，在电路完全对称的情况下，两管的集 电极电位始终相同，差动放大电路的输出 为零，不会出现普通直接耦合放大电路中 的漂移电压，可见，差动放大电路利用电 路对称性抑制了零点漂移现象。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
恒流源差动放大电路
长尾式差动放大电路，由于接入R e ，提高了
共模信号的抑制能力，且R e 愈大，抑制能力愈强。
若R e 增大，则R e 上的直流压降增大，为了保证管
子的正常工作，必须提高电源电压，这是不合算
的。
为此希望有这样一种器件，它的交流电阻r
大，而直流电阻R 小。
恒流源就有此特性。
∞→∆∆=I U r I U R =
将长尾式中的R e 用恒流源代替，即得恒流源差动放大电路，如下图所示。
恒流源电路的等效电阻，与放大电路的输出电阻相同，其等效电路也如下图所示，按输入短路，输出加电源U o ，求出I o ，则恒流源的等效电阻为
o o o I U r =3
30)()(33R I I r I I U b ce b o o ++-=β
)()//(302133=+++R I I R R r I b be b 02133//3I R R R r R I be b ++-=
ce be be ce be r R R R r R R R r R r R R R r R I U r )//1()////()//1(2133
2132
1330003+++≈+++++==β
80=β KΩ=100ce r KΩ=1be r KΩ==621R R KΩ=53R
MΩ≈5.43o r
113323s B E CE BE EE R I R I U U U +++=
32121E E E I I I ≈=。