差分放大电路

2、 动态分析
（1） 差模分析
① 做交流通路
+
+VCC
RC R C
RC
+
T1
v Id 1
RL v Od 1 2
−
−
+
+
RL RL
+
RC R C
v Od −
v Id
v Id 2
− − +
v Od
−
+
v Id 1
v Id 1 T 1
−
+
T 1
T2
REE −VEE
T2
+
Ri
−
T2
RC
RL 2
v Od 2
2

I C 1 = β I B1 = 0.26mA
VCC − VC 1 VC 1 = IC1 + RC RL
VC 1 = 2.82V
I RL V = C 1 = 0.08mA RL
RC 36kΩ RB 2 .7 k Ω RL 36kΩ RP 100Ω RE 27 kΩ
RC 36kΩ
VCC +15V
vo
RC 36kΩ
T1
RL 36kΩ RP 100Ω
T2
RB 2.7kΩ
RE 27kΩ −VEE −15V
解：（1）静态分析： RP ( ) I B 1 RB + VBE 1 + 1 + β I B 1 + 2 RE − 15 = 0
I B1 15 − V BE 1 = 2.6 µA = R P R B + (1 + β ) + 2 RE 2
+
v Id 2
−
+
v Od 2
−
+
v Ic
−
+
Avc
v Oc
−
+
v I = v Id + v Ic v O = Avd v Id + Avc v Ic 其中：Avd = v Od / v Id ( 差模增益 ) Avc = v Oc / v Ic ( 共模增益 )
7.1 差分放大电路的工作原理
一、差分放大器的组成 一个输出端
+ +
T1
2 REE
2 REE
Avc1
v Ic
−
RC
RL
vOc
−
β ( RC // RL ) vOc1 =− = rbe + ( β + 1)2 REE v Ic
Avc1= Avc 2
共模抑制比
β ( RC // RL ) − 2rbe = β ( RC // RL ) − rbe + ( β + 1)2 REE
+
vO
−
RC
T2
+
对差模信号有放大作用
v Ic1 = v Ic 2
vI1 + vI 2 = = v Ic 2
vIc Id I1 1
−
T1
REE
v vId Ic I2 v 2
−
对共模信号没有放大作用
−VEE
对零点漂移的抑制作用
输入电压为零而输出电压不为零且缓慢变化的现象
+VCC
RC
对零点漂 移有抑 制作用
<C> 单端输入
+VCC
等效于双端输入
RC
+
vO
−
RC
+
指标计算与 双端输入相同
+
T 1
T2
vI 1
−
r0
I0
−VEE
（2）共模电压增益
<A> 双端输出 共模信号的输入使两管 集电极电压有相同的变化。 所以 v oc = v oc1 − v oc2 ≈ 0 共模增益
RC
+VCC
RC
+
vO
+ T 1
+
−
v Id 2−
−
v Id 2
+
② 差模电压增益
v1Od= v 1 −v Od vOd vOd 1 − vOd 2 =v2 21 Od Od = = Avd 1 = − = Avd = v v Id 1 −v Id 1 v Id v Id 1 − v Id 2 v 2 1Id= 2 Id
③ 输入电阻
+VCC
RC
+
vO
−
RC
vI1
−
+
T 1
T2
+
vI2
REE
I EE
−
−VEE
1. 电路组成及工作原理 静态分析
I C1 = I C2
1 ≈ IE = I0 2
+VCC
VCE1 = VCE2
RC
+
vO
−
RC
= VCC − I C RC − VE
= VCC − I C RC + V BE
I B1 = I B2 IC = β
vId1
v Id
−
T1
RC
RL v Od
+
−
= −50 v Id 2 R
+
− −
B
T2
RC 36kΩ
RC
VCC +15V
RP Rid = 2[ RB + rbe + (1 + β ) ] = 36kΩ 2
vo
RC 36kΩ
RB
vi
RL 36kΩ
RP 100Ω
RB 2.7 kΩ
Ro = RC = 36kΩ
③ 输入电阻 ④ 输出电阻
Rid = 2 rbe
I
+ V
−
T1
RC
Rod
Rod ≈ RC
T2
RC
（2） 共模分析 ① 做交流通路
T1
+
+VCC
RC
+ +
RL
RC
RC
+
vOc −
T2
v Ic
2 R EE
v Ic 1
RC
−
−
T1
v Ic 2
EE
+
RL vOc −
T2
RC
+
−
2 REE
RL
vOc
2 REE RC
接入负载时
vid 1
−
vid 2
−
AVD = −
β ( Rc // rbe
1 RL ) 2
<B> 双入、单出 AVD 接入负载时
v o1 βRc v o1 1 = = = AVd1 = − 2rbe 2v i1 v id 2
β ( Rc // RL ) =− 2rbe
AVD
主要指标计算 （1）差模电压增益
T T11
R RC C
RL v Od − vOd 2
+
RC
RL RL
+
−
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
T T 22
R RC C
RL
vId1
−
v Id 2
REE
−VEE
+
+
−
② 差模电压增益 =
v Id 1 = − v Id 2
vOd 1 vOd vOd 1 1 1 β(R C // R L ) = = Avd = Avd 1 = − ⋅ 2v Id 1 v Id v Id 1 − v Id 2 2 2 rbe v Od v Od 2 v Od 2 1 1 β(R C // R L ) Avd = = = = − Avd 2 = ⋅ v Id v Id 1 − v Id 2 − 2v Id 2 2 2 rbe
2R − 双端输入双端输出的差分放大 REE 器对共模信号根本不放大 −V
−
v Ic1
T1
+
v Ic 2
−
EE
② 共模电压增益：
+
T2
Avc =
vOc vOc1 − vOc 2 = =0 v Ic v Ic
差分放大器对共模信号的抑制作用可以用共模抑制比来 评价： Avd K CMRR = Avc
→∞
+
两个输出端 两个输出端
+VCC
差分式放大电路(简称“差放”)是由两个完全 RC 对称的共射放大电路构成。 一个输出端 对称的含义是指两个三极管的特性一致， 电路参数对应相等。
+ − + vvO
RC
T2
+
−
O v O
双端输入双端输出电路 双端输入单端输出电路 单端输入双端输出电路 单端输入单端输出电路
vI1
−
T1
REE
vI 2
−
−VEE
两个输入端 一个输入端
vI1 + vI 2 vI1 − vI 2 vI1 = + 2 2 vI1 + vI 2 vI1 − vI 2 vI 2 = − 2 2
+VCC
v Id 1 = − v Id 2
v I 1 − v I 2 v Id = = 2 2
+
RC
vo = 0
v Ic1 = v Ic 2
vI1 + vI 2 = = v Ic 2
v I 1 − v I 2 v Id = = 2 2
v Id 1 = −v Id 2
可见：一对任意数值的输入信号都可分为共模信号和差模信号 两部分。