差分放大电路的四种接法
6.2差分
(3) 差分电路的共模增益
Avc2 β2 ( Rc2 // Ri2 ) 0.3 rbe Rb1 (1 β2 )2( Re1 Re2 )
1 1 vic (vi1 vi2 ) (5mV 0) 2.5mV 2 2
共模输入电压
vO vO2 Av 2 ( Avd2 vid Avc2 vic ) Av 2 [50 5 ( 0.3) 2.5] ( 3.9) 972mV
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
Ri 2( Rb rbe )，Ro Rc
1.双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
( Rc ∥ RL ) Ac Rb rbe 2(1 ) Re
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
例如
假设
Au1 = 100, Au2 = 100 Au = 10000
Rb1
Rc1 T1 Re1
Re2 T2
+ VCC + uo
若输出有1 V的漂移 + 电压 。 ui — 则等效输入有100 uV的漂移电压 等效 100 uV
- VEE
漂移 1V
3. 减小零漂的措施 用非线性元件进行温度补偿
采用差动放大电路
求: (1) I C 3、 I C2、 I E、 VCE3、 VCE2
及 Re2的 值; ( 2) Av Avd2 Av 2 ; ( 3)当 vi 5mV 时 ，vO ?
(4)当输出接一个12k负载 时的差模电压增益. 0 ( 12V ) 解： (1)静态 I C3 1mA Rc3
问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出 电压？ 静态时的值 测试: 差模输出
差分运放
差分接法:差分放大电路（图3.8a.4）的输入信号是从集成运放的反相和同相输入端引入，如果反馈电阻RF等于输入端电阻R1 ，输出电压为同相输入电压减反相输入电压，这种电路也称作减法电路。
图3.8a.4 差分放大电路差分放大器如图所示，通过采用两个输入，该差分放大器产生的输出等于U1和U2之差乘以增益系数运算放大器的单电源供电方法梦兰大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。
需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。
例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。
在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。
该电路的增益Avf＝－RF／R1。
R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。
耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。
Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。
若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。
一般来说，R2＝R3≈2RF。
图2是一种单电源加法运算放大器。
该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。
需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。
它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。
思考题(1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。
模拟电子技术基础02-19-03 差分放大电路的四种接法_88
2 (RBrbe)
双端输入 单端输出
1 (Rc / / RL )
2 RB rbe
2 (RBrbe)
单端输入 双端输出
(R / / RL )
C
2
RB rbe
2 (RBrbe)
Ro
2 Rc
Rc
2 Rc
K★CM输R 入电 ★双端输
阻较∞单很管高放大
电
路大；RE较高 是单r端be 输出的2倍
。
∞
很高
双端输入 单端输出
1 (Rc / /RL)
2 RB rbe
单端输入 双端输出
(RC / / RL )
2
RB rbe
单端输入 单端输出
1 (Rc / / RL)
2 RB rbe
Ri★d 差模放大2倍(R数B 只rbe与) 输出方2式(R有B
2 (RBrbe)
2 (RBrbe)
关Rrbe★；o )双端输出时2，RcAd 与单管 Au 基R本c 相同；
差分放大电路的四种接法
差分放大电路的四种接法
RB + ui1 –
RC +
– RC
uo1 uo2
T1
T2
RE –VEE
+VCC 四种工作方式：
RB
+ ui2 –
双端输入双端输出（双入双出） 双端输入单端输出（双入单出） 单端输入双端输出（单入双出） 单端输入单端输出（单入单出）
差分放大电路的四种接法
（1）静态分析
+VCC
RB + ui1 –RCຫໍສະໝຸດ +RL uo
T1
–
RE
RC T2
–VEE
差分电路讲解
差模输出电阻
Rod = 2RC
第 3 章 放大电路基础
已知： 例 3.3.1 已知：β = 80，r′bb = 200 Ω，UBEQ = 0.6 V，试求： ，′ ，试求：
10 kΩ Ω RC u
od
+12V Ω RC10 kΩ
20 kΩ Ω
ui1 V 1
20 kΩ REE Ω
ui2 [解] V2 (1) ICQ1 = ICQ2 ≈ (VEE – UBEQ) / 2REE )
ui2
VEE
+VCC
ICQ1
V1
uo UCQ1 UCQ2 IEQ1 IEQ2 IEE
VEE REE
RC
RC
ICQ2
V2
VEE
直流通路
第 3 章 放大电路基础
二、动态分析
uod uC1 uC2
REE VEE RC
1. 差模输入与差模特性 +VCC 差模输入 ui1 = – ui2 大小相同 极性相反 RC 差模输入电压 uid = ui1 – ui2 = 2ui1 i 使得： 使得：c1 = – ic2 uo1 = – uo2 = uo1 – ( – uo2) = 2uo1
R1
R2
R3
二极管温度补偿
多路电流源
VCC − U BE1 I REF ≈ R + R1 UBE1 ≈ UBE2
I 0 ≈ I REF
R1 R2
R1 I 02 ≈ I REF R2 R1 I 03 ≈ I REF R3
第 3 章 放大电路基础
3. 镜像和微电流源
+VCC R
V1
IREF
V2
R I0
差分放大电路表达式推导
这个问题是这样的：差分放大电路四种接法中的，双端输入单端输出的情况图1 为原始接线图 图2 为图1的直流通道直流通道中的Vcc ’和Rc ’是利用戴维宁定理进行变化得出的等效电源和电阻，表达式为 L L'R R R R R //R C C C Cc C C LV V '=+= 请问这2个表示式是如何让推导出来de?解：对于直流量来说，I B1=I B2，I C1=I C2，但是由于集电极电路不对称，因此两个管子的集电极电压不等。
等效电路就是变换前后电路外部特性不变，故有111C C C Q C C C Q C Q CCLV U V U U R R R '--=-'对上式右边通分，整理后得()1111111C C C Q C C C Q C Q L C C L C Q C C Q CCLC LLC C C Q L C C L C C Q L CC L C LL CV U V U U R V R U R U R R R R R R V U R V R R U R R R R R R R R '----=-='--++==+即11LC C C Q C C C Q L CC L CL CR V U V U R R R R R R R -'-+='+比较等式两边对应项，故有,C L L C C C C CL CL CR R R V V R R R R R ''==++。
差分放大电路详解
VCC
ICQ (Rc
∥ RL )
UCQ2 VCC ICQ Rc
1、 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
Ad
1 2
(Rc ∥ RL ) Rb rbe
Ri 2(Rb rbe )，Ro Rc
1、 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad
1 2
(Rc ∥ RL ) Rb rbe
Ac
Rb
2、单端输入双端输出
在输入信号作用下发射极 的电位变化吗？说明什么？
共模输入电压 差模输入电压
输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
uId uI，uIc uI / 2
2、单端输入双端输出
问题讨论：
1、UOQ产生的的原因？ 2、如何减小共模输出 电压？
静态时的值
uO
Ad
uI
Ac
uI 2
改进后的差分放大电路，在差模信号作用下，流经Re 的电流变化为0，Re对差模信号没有反馈作用，相当 于短路，可以提高对差模信号的放大能力
对电路进一步简化，并实现信号源和电源的共 地得到经典的长尾式放大电路
电路参数理想对称
在理想对称的情况下： 1、克服零点漂移； 2、零输入零输出。
三、长尾式差分放大电路的分析
2(Rb rbe )
Ac
Rb
(Rc ∥ RL ) rbe 2(1 )Re
KCMR Ro 2Rc
K CMR
Rb
rbe 2(1 )Re
2(Rb rbe )
Ro Rc
五、具有恒流源的差分放大电路
为什么要采用电流源？
Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac 越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。
BQ
高教版《模拟电子技术基础(第五版)课程讲义复习要点第4章教案3(4.3.3-4.3.4)
iE1 I
iE2
VT3
E I
RE
RB2
－VEE
思考：恒流源的恒定电流I如何求取？对差模输入信号， E点电位=？分析电路时，调零电位器RP如何处理？
讨论一
若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？
uId uI1 uI2
uIc
uI1
2
uI2
uId=5mV ， uIc=7.5mV
⑤共模抑制比
注意：只要是单出电 路，不管输入方式如 何，如果有共模输入 信号，Ac的分析方法
KCMR
Ad Ac
Rb rbe 2(1 )Re
2 Rb rbe
完全相同。 总结四种
Re
Ac
KCMR
性能越好 电路特点
4.3.4 改进型差分放大电路
一、 问题的提出
如何提高共模抑
若电路参数理想对称，则对于双出电路
2 Rb rbe
②输入电阻
Ri=2(Rb+rbe)
③输出电阻
Ro=Rc
④共模放大倍数
因为双入电路无共模输入信号， 所以一般不必求Ac。
双端输入单端输出问题讨论：
Ad
1 2
(Rc∥RL ) Rb rbe
Ri 2(Rb rbe )，Ro Rc
（1）T2的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“＋”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
制比？
Ac=0，KCMR=∞
对于单出电路
Ac
uOc uIc
Rb
(Rc // RL ) rbe 2(1 )Re
若Re=∞，则 Ac=0， KCMR=∞
调零电位器 实现0入0出
二、 恒流源差分放大电路的实现
第三章(三)差分放大电路
26 I EQ
200
5 7 .5 9
81 26 0 .2 8 5
7 5 8 9 7 .5 9 K
80
5 2 .7
R L 1 0 / /1 0 5 K
R id 2 rb e 2 7 .5 9 1 5 .2 k R od 2 RC 2 0 K
0CC
RC I CQ1
1 2 1 0 0 .2 8 5 9 .1 5(V )
rb e 2 0 0 (1 )
( 2 ) Au d R L RC / / 1 2 RL rb e
ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V) ui2 = 0.99 = 1.00 – 0.01 (V) uid = u i1 – u i2= 1.01 – 0.99 uic = (ui1+ ui2 ) / 2 =1（V）
u i 1 u ic 1 2 u d ; u i 2 u ic 1 2 u id
I CQ1 I CQ 2
U CQ1 VCC RC I CQ1 U C Q 2 V C C R C I C Q 2 是集电极对地电位值！
（二）动态分析 1. 差模输入与差模特性 差模输入：差分放大电路的两个输入信号大小相等，极性相反。 差模电压放大倍数：差模输出电压uod与差模输入电压uid的比值。 差模输入电阻：从放大电路两个输入端看进去所呈现的等效电阻。 差模输出电阻：差分放大电路两管集电极之间即输出端看进去的对 差模信号所呈现的电阻。
ic1
ic2
IE
IE
REE:静态时：流过两倍的IE,对单边来讲相当于串接了2REE。 动态时：ui1引起ie增加，而ui2引起ie减小，一增一减，在RE上不
第3章 多级放大电路(3)、第六章反馈的概念
单入双 出电路
Ad
( Rc //
RL 2(R +r ) b be 2 ) Rb rbe
Ro=2Rc
Ac 0
c L
1 ( Rc // RL) 2(Rb+rbe ( R // R ) 单入单 Ac Ad Ro=Rc Rb r 2(1 ) Re ) 2 Rb rbe 出电路
uOc ( Rc // RL ) 1 ( Rc // RL) Ac Ad uIc Rb rbe 2( 1 ) Re 2 Rb rbe
KCMR
Ad Rb rbe 2(1 ) Re Ac 2( Rb rbe)
3、单端输入双端输出电路
VEE UBEQ IEQ 2 Re
IBQ IEQ 1
UCEQ UCQ UEQ VCC ICQRc UBEQ
2）对共模信号的抑制作用：
uI 1 uI 2
差分电路对共模信 号有很强的抑制作用。 在电路参数理想对称 的情况下，Ac=0。
3） 对差模信号的放大作用
I 2 IB 3
R2 UB 3 VEE R1 R 2
UB 3 UBE 3 IC 3 IE 3 R3 IC 3 IEQ1 IEQ 2 2
例:电路参数理想对称，T的β均为50，rbb΄=100Ω， UBEQ≈0.7V。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。
6.1.2 反馈的判断
一、有无反馈的判断
(a) 没有连接输入 与输出端的通路， 即：无反馈通路， 电路无反馈。
6.1.2 反馈的判断
一、有无反馈的判断
If
差分放大电路四种接法
并联式差分放大电路在某些应用场景下是一个简单但有效的选择。
共模反馈式差分放大电路
1 应用场景
适用于需要抑制共模干扰的应用，比如传感器信号放大和精密测量。
2 电路特点
共模反馈可以大幅减小输出的共模幅度，提高信号的可靠性和精确性。
3 结论
共模反馈式差分放大电路在对共模噪声抑制要求较高的电子工程中重要的建模工具和设计模块，希望本演示能帮助 您更好地了解差分放大电路及其应用。
差模反馈式差分放大电路
应用场景
适用于需要较大放大倍数和高线 性度的应用，如音频放大器和测 量设备。
电路特点
通过差模反馈可以减小非线性失 真，提高放大电路的线性度和稳 定性。
结论
差模反馈式差分放大电路在对线 性度要求较高的应用中非常常见 且有效。
变压器耦合式差分放大电路
1
应用场景
适用于需使用高压和低压信号同时进行放大的应用，如音频放大器和无线电通信。
进行适当的封装和屏蔽，以提高电路的抗干扰能 力。
进行仿真和测试，验证电路设计的性能和可靠性。
总结
1 灵活性
2 性能
差分放大电路有多种接法， 可以根据应用需求进行选 择和调整。
各种接法各有特点，能满 足不同应用场景的放大要 求。
3 应用广泛
差分放大电路在音频放大 器、信号处理和通信领域 中得到广泛应用。
差分放大电路四种接法
差分放大电路是一种常用的电路拓扑结构，包括四种常用接法：并联式、共 模反馈式、差模反馈式和变压器耦合式。本演示将详细介绍这些接法的应用 场景、特点和结论。
并联式差分放大电路
应用场景
适用于需要高增益、低噪声的信号放大，比如音频放大器和通信设备。
电路特点
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1.双端输入单端输出电路
电路如右图所示，为双端输入、单端输出差分放大电路。
由于电路参数不对称，影响了静态工作点和动态参数。
直流分析：
画出其直流通路如右下图所示，图中和是利用戴维宁定理进行变换得出的等效电源和电阻，其表达式分别为：
交流分析：
在差模信号作用时，负载电阻仅取得T1管集电极电位的变化量，所以与双端输出电路相比，其差模放大倍数的数值减小。
如右下图所示为差模信号的等效电路。
在差模信号作用时，由于T1管与T2管中电流大小相等方向相反，所以发射极相当于接地。
输出电压
一半。
如果输入差模信号极性不变，而输出信号取自T2管的集电极，则输出与输入同相。
当输入共模信号时，由于两边电路的输入信号大小相等极性相同。
与输出电压相关的
T1管一边电路对共模信号的等效电路如下
可见，单端输入电路与双端输入电路的区别在于：差模信号输入的同时，伴随着共模信号输入。
输出电压
静态工作点以及动态参数的分析完全与双端输入、双端输出相同。
3.单端输入、单端输出电路
如右图所示为单端输入、单端输出电路，该电路对静态工作点、差模增益、共模增益、输入
与输出电阻的分析与单端输出电路相同。
对输入信号的作用分析与单端输入电路相同。
改进型差分放大电路
在差分放大电路中，增大发射极电阻Re的阻值，可提高共模抑制比。
但集成电路中不易制作大阻值电阻；采用大电阻Re要采用高的稳压电源，不合适。
如设晶体管发射极静态电流为0.5mA，则Re中电流为1mA。
当Re为10kΩ时，电源VEE的值为10.7V。
在同样的静态工作电流下，若Re＝100kΩ，VEE的值约为100V。
为了既能采用较低的电源电压，又能采用很大的等效电阻Re，可采用恒流源电路来取代Re。
晶体管工作在放大区时，其集电极电流几乎仅决定于基极电流而与管压降无关，当基极电流是一个不变的直流电流时，集电极电流就是一个恒定电流。
因此，利用工作点稳定电路来取代Re，就得如右上图所示电路。
恒流源电路在不高的电源电压下既为差分放大电路设置了合适的静态工作电流，又大大增强了共模负反馈作用，使电路具有更强的抑制共模信号的能力。
如右上图所示恒流源电路可用一恒流源取代。
在实际电路中，常用一阻值很小的电位器加在两只管子发射极之间，见下图中的Rw。
调零电位器Rw：调节电位器的滑动端位置便可使电路在uI1＝uI2＝0时，uO＝0，Rw称为调零电位器。
为了获得高输入电阻的差分放大电路，可用场效应管取代晶体管，如右上图所示。
这种电路特别适于做直接耦合多级放大电路的输入级。
通常情况下可以认为其输入电阻为无穷大。
其应用和晶体管差分放大电路相同。