差分放大电路专题复习
第12讲 差分放大电路
uId=10mV ，uIc=5mV
=?
uO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1 =?
Ac 0 K CMR Ro 2 Rc
K CMR 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。 但为使静态电流不变，Re 越大，VEE越大，以 至于Re太大就不合理了。 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re。 解决方法：采用电流源！
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
R i 2 ( R b rbe )， R o R c
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ac 1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
( Rc ∥ RL )
R b rbe 2 (1 ) R e
1. Q点
晶体管输入回路方程：
V EE I BQ R b U BEQ 2 I EQ R e
通常，Rb较小，且IBQ很小，故
I EQ V EE U BEQ 2 Re
I BQ
I EQ 1
， U CEQ V CC I CQ R c U BEQ
2. 抑制共模信号
R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe
K CMR
1. 双端输入单端输出：问题讨论
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 R b rbe
K CMR R b rbe 2 (1 ) R e R b rbe
R i 2 ( R b rbe )， R o R c
3.3差分放大电路(二)
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
解：(1) 求Q 点
I REF
6 0.7 VEE U BE4 mA 6.2 0.1 R1 R2
RC 7.5 k +VCC +6 V
uo
100 IC3
RC 7.5 k
V2
I 0 I REF
原理电路
采用 V3 管代替 R
当 V1、V2 几何尺寸相同时： I0 = IREF=(VDD+VSS-UGS)/R 当 V1、V2 几何尺寸不同时： I0 IREF
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路 续
MOS管差分放大电路
例3.3.3 下图中， = 100，试求 (1) Q ；(2) Aud，Rid，Ro
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
一、四种输入输出方式
单端输入是双端输入的特例而言 即 ui1 = ui ， ui2 = 0 故单端输入时的分析方法与双端输入时一样
休 息
例3.3.4
下图中，已知 =120，UBEQ=0.7V，rbb′=200 ， VCC=VEE =12V ，求：（1）V1、V2的静态工作点ICQ1、 UCQ1和ICQ2、UCQ2 ；(2)求单端输出的Aud1 、Rid 、Ro、 Auc1 、KCMR 。
讨论小结
1. 差分放大电路的结构和性能有何特点？ 答： 电路结构左右对称，具有两个输入端，可以双 端输出。 对差模输入电压具有放大作用，对共模信
号和零点漂移具有很强的抑制作用。
返回
2. 差分放大电路中，公共发射极电阻RE对共模信号有何影响，为什么？对差
模信号有何影响，为什么？为何要用恒流源代替公共发射极电阻RE ？
差分放大电路汇总课件
05
差分放大电路的优化设计
采用斩波技术改善性能
斩波技术概述
斩波技术是一种用于改善差分放 大电路性能的策略。通过周期性 地开关输入或输出信号，斩波器 可以消除信号中的直流分量，从
而提高电路的性能。
斩波电路设计
斩波电路通常由一个开关和一个 存储元件组成。开关用于在斩波 周期内切换信号的通路，而存储 元件则用于存储电荷，以实现斩
放大倍数和频率响应
差分放大电路的放大倍数等于两个放 大器增益的乘积，通常在100到 1000倍之间。
频率响应是指电路对不同频率信号的 放大能力。差分放大电路具有较宽的 频带，适用于高速电子设备。
02
差分放大电路的类型
直接耦合型
直接耦合型差分放大电路是最基本的差分放大电路，它通过直接将两个 晶体管的发射极连接在一起实现差分放大。这种类型的电路通常用于低 频信号的放大。
计算机辅助分析法
计算机辅助分析法是一种高效的分析方法，用于分析复杂差分放大电路的性能。该方法通过使用计算机软件对差分放大电路 进行建模和仿真，可以快速得到电路的性能指标和动态响应。
在计算机辅助分析法中，通常使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等电路仿真软件对差 分放大电路进行建模和仿真。通过在软件中输入电路元件的参数和连接方式，可以模拟电路的运行过程并得到各项性能指标 。这种方法适用于复杂差分放大电路的分析，具有高效、准确的特点。
多级差分放大电路概述
多级差分放大电路是一种用于扩展差分放大电路带宽的策 略。通过将多个差分放大级联在一起，可以显著提高差分 放大电路的带宽。
多级差分放大电路设计
多级差分放大电路的设计重点在于各级之间的匹配和信号 的隔离。为了实现良好的匹配和隔离效果，通常需要采用 一些特殊的电路元件和设计技巧。
(模拟电子技术基础)第12讲差分放大电路(二)
UCQ1RcRLRL VCCICQ(Rc∥RL) UCQ2VCCICQRc
5
1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
Ad 12(RRbc∥ rbReL)
R i2 (R b rb)， e R oR c
6
1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad 12(RRbc∥ rbReL)
AcRbrb(R ec2 ∥ (1R L))Re
11
五、具有恒流源的差分放大电路
等效电阻 为无穷大
近似为 恒流
I2IB， 3 IE3R1R2R2V RE 3EUBEQ
12
六、差分放大电路的改进
1. 加调零电位器RW
Ad
Rb
Rc rbe(1)R2W
R i 2 (R b r b)e (1 )R W
13
2. 场效应管差分放大电路
Ad g m Rd Ri Ro 2Rd
KCM R 1 2•RbrbR e b 2(r1 b e )Re
7
2. 单端输入双端输出
共模输入电压 差模输入电压
uIduI， uIcuI/2
8
2. 单端输入双端输出
静态时的值
uOA duIA cu 2 IU OQ A duI
差模输出 共模输出
9
3. 四种接法的比较：电路参数理想对称条件下
输入方式： Ri均为2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入， 单端输入时有共模信号输入。
由于共模放大倍数可视为零，故△uO仅由差模输入和差 模放大倍数决定。
u O A d u Id A C u I15c 1 .7V 5
作业：
1、预习 6.4 2、教材习题，
P204：6.8
16
差分放大器基础知识单选题100道及答案解析
差分放大器基础知识单选题100道及答案解析1. 差分放大器的主要作用是（）A. 提高增益B. 抑制共模信号C. 增加带宽D. 降低噪声答案：B解析：差分放大器的主要作用是抑制共模信号，对差模信号进行放大。
2. 差分放大器的共模抑制比（CMRR）越大，表明（）A. 对共模信号的抑制能力越强B. 对差模信号的放大能力越强C. 带宽越宽D. 增益越高答案：A解析：共模抑制比越大，说明对共模信号的抑制能力越强。
3. 在差分放大器中，若两个输入信号大小相等、极性相同，则称为（）A. 差模信号B. 共模信号C. 交流信号D. 直流信号答案：B解析：大小相等、极性相同的输入信号称为共模信号。
4. 差分放大器的差模增益与共模增益的比值称为（）A. 电压增益B. 电流增益C. 共模抑制比D. 带宽答案：C解析：差模增益与共模增益的比值就是共模抑制比。
5. 对于理想的差分放大器，以下说法正确的是（）A. 共模增益为零B. 差模增益为零C. 输入电阻为零D. 输出电阻为零答案：A解析：理想的差分放大器共模增益为零。
6. 差分放大器抑制共模信号的能力取决于（）A. 电路的对称性B. 电源电压C. 负载电阻D. 晶体管参数答案：A解析：差分放大器抑制共模信号的能力主要取决于电路的对称性。
7. 差分放大器的输入信号既有差模成分又有共模成分时，输出信号（）A. 只包含差模成分B. 只包含共模成分C. 包含差模和共模成分D. 以上都不对答案：C解析：输入信号包含差模和共模成分时，输出信号也会包含这两种成分。
8. 以下哪种因素不会影响差分放大器的共模抑制比（）A. 晶体管的β值B. 电源电压的波动C. 温度变化D. 负载电阻的大小答案：D解析：负载电阻的大小不会直接影响共模抑制比。
9. 差分放大器的差模输入电阻（）A. 等于单个晶体管的输入电阻B. 是单个晶体管输入电阻的两倍C. 是单个晶体管输入电阻的一半D. 与单个晶体管输入电阻无关答案：B解析：差分放大器的差模输入电阻是单个晶体管输入电阻的两倍。
差分放大电路专题复习
输入阻抗
差分放大电路的输入阻抗决定了外部信号 源与电路的匹配程度。
共模抑制比
描述差分放大器抑制共模信号的能力。
差分放大电路的设计和优化
设计目标
电路拓扑
根据应用需求确定设计目标， 如增益、带宽和共模抑制比。
选择合适的差分电路拓扑， 如共射极差动放大器或双管 差动放大器。
布局和排线
优化差分放大电路的布局和 排线，减少噪声和干扰。
差分放大电路的工作原理
1
差模和共模信号输入
差分放大电路接收差模信号和共模信号作为输入。
2
差模信号放大
差模输入信号经过放大，得到增益后的差模输出。
3
共模信号抑制
共模输入信号被抑制，使差分放大电路只放大差模信号，而不放大共模信号。
差分放大电路的性能参数
增益
用来描述差分放大电路放大信号的能力。
带宽
差分放大电路的带宽决定了它能够处理的 信号频率范围。
3 高共模抑制比
差动放大器可以抑制 掉共模信号，使得差 模信号得以放大。
差分放大电路的应用
音频放大
差分放大器广泛应用于音频放大电路中，提供高品质的音频信号。
差模信号处理
差分放大器常用于差模信号的处理和采集，如传感器信号输出的差分模式。
运放电路
差分放大器作为运放电路的重要组成部分，可提供放大和稳定的信号输出。
差分放大电路复习
了解差分放大电路的基本原理，特点，应用以及主要组成部分。学习差分放 大电路的工作原理，性能参数，设计和优化技巧。
பைடு நூலகம்
差动放大器的特点
1 高增益和抑制共
模信号
差动输入可以放大差 模信号，而共模信号 会被抑制。
2 低输入偏置电流
差分放大电路知识总结
差分放大电路知识总结什么是差分放大电路差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。
但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。
差分放大电路：按输入输出方式分：有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。
按共模负反馈的形式分：有典型电路和射极带恒流源的电路两种。
（a）射极偏置差放（b）电流源偏置差放差放有两个输入端子和两个输出端子，因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。
双端输入时，信号同时加到两输入端；单端输入时，信号加到一个输入端与地之间，另一个输入端接地。
双端输出时，信号取于两输出端之间；单端输出时，信号取于一个输出端到地之间。
因此，差分放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。
上面两个电路均为双端输入双端输出方式。
（a）电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻，或称射极耦合电阻，它实际上就是在工作点稳定电路中植入的射极电阻，只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re，所以经它的作用是稳定静态工作点，对零漂做进一步的抑制。
电阻Re常用等效内阻极大的恒流源I0来代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。
负电源-图片用来补偿射极电阻Re两端的直流压降，以避免采用电压过高的单一正电源+图片，并可扩大输出电压范围，使两基极的静态电位为零，基极电阻Rb通常为外接元件，也可不用，其作用是限制基极静态电流并提高输入电阻。
差分放大器工作状态上图a电路，是输入信号IN1=IN2的状态。
（1）因输入端的“虚断”特性，同相输入端为高阻态，其输入电压值仅仅取决于R1、R2分压值，为2V。
同相输入端的2V电压可以看作成为输入端比较基准电压；（2）因两输入端的“虚短”特性，可进而推知其反相输入端，即R3、R4串联分压电路，其b点=a点=2V。
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
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vo
vo2
－
T1
T2
vi1
Re
-VEE
差放分析—差模增益
(3)单端输入的情况
Rc1
Rc2 电流：ie1 ie2 ie
vi1
vo1 vo2 ＋ vo －
vi2 如果： Re rbe2
T1
ie1
T2
ie2
则： ie2 ie
vid ie Re
即： ie1 ie2
两管输入电阻串联
+
差放分析—差模增益
3 差放电路的几种接法
RC
uo
RC +UCC
RB C1
C2
R
B
ui1 B1
T1
T2
E
B2 ui2
IC3
输入端 接法
输出端 接法
双端 单端
双端 单端
-UEE
注：只需要把原来公式中的电阻RE换为R0即可
解题步骤
分析差分放大电路的基本步骤： 1、画半边直流通路图（主要注意射极耦合以
及恒流源式） 2、求Q点参数（IBQ、ICQ、UCEQ）（两个
•
（2）只有输出方式对共模放大倍
数有影响，不论哪一种输入方式：
•
双端输出，共模放大倍数就
近似等于零
•
单端输出，共模放大倍数近 Rc
似。
2Re
差放分析—参数
输入输出电阻
总结
•
从几种电路的接法来看：
•
（1） 不论四种组态中哪一种工作组
态方式：
•
其差模输入电阻都是一样的
Rid 2rbe
•
其共模输入电阻也都是一样的
T2
Rc2
Avc1
Avc 2
vo1 vic
Av1
vi2
Rc
vic
2Re
2Re
vic
rbe (1 )2Re
Rc 2Re
+ +
差放分析—输入电阻
差模输入电阻
Rid 2rbe
输入回路串联
+
vi1
T1
vid 2
vi2
T2
vid 2
+
+
+
vi1
T1
vid
2
vid 2
Rid
vi2
T2
差放分析—输入电阻
vid ② 共模
2
+ +
射极耦合差分式放大电路
vi1
T1
vid 2
(3) 工作状态
vi2
T2
① 差模
vid ② 共模
2
+ +
射极耦合差分式放大电路
vi1
T1
T2
vic
ie1
ie2
Re
vi2 (3) 工作状态 ① 差模
vic ② 共模
+ +
射极耦合差分式放大电路
vi1
T1
T2
vic
2Re
2Re
vi2 (3) 工作状态 ① 差模 ② 共模
(2)双入单出差模增益
Avd 2
vo 2 vid
vo 2 vi1 vi2
vo1 2vi1
1 2
Av1
1 2
Avd
差放分析—差模增益
(2)双入单出差模增益
Avd1
vo1 vid
1 2 Avd
Avd 2
vo 2 vid
1 2
Avd
差放分析—差模增益
VCC
(3)单端输入的情况
+
Rc1
Rc2
vo1
＋
KVL方程）（主要注意RE中电流为2IE） 3、画半边交流通路图和半边微变等效电路
（求rbe）（主要分清“双单”入出模式以 及“差共模”工作模式） 4、求交流参数Au、Ri、Ro、Aus
例1：
RC / 5.1kΩ RB / 10kΩ
ui1
T1
+UCC / 6V
+ uo – uo1 uo2
差分放大电路专题复习
射极耦合差分式放大电路
基本结构
射极耦合差分式放大电路
VCC
பைடு நூலகம்
Rc1
Rc2
vo1
＋
vo
vo2
－
T1
T2
vi1
Re
(1) 输入模式 ① 双端输入 ② 单端输入
vi2
+ +
-VEE
射极耦合差分式放大电路
VCC
(1) 输入模式
Rc1
Rc2
vo1
＋
vo
vo2
－
T1
T2
① 双端输入 ② 单端输入
Av1
Rc rbe
差放分析—差模增益
＋
vo
T1
RL
－ (1)双入双出差模增益
T2
Avd
vod vid
Av'1
考虑负载（对地连接）
Rc //
RL 2
rbe
差放分析—差模增益
(2)双入单出差模增益
Avd1
vo1 vid
vo1 vi1 vi2
vo1 2vi1
1 2
Av1
1 2
Avd
差放分析—差模增益
vic
+ +
差放分析—参数
Avd
vod vid
Avc
voc vic
差模增益
共模增益
• 总结
•
•
从几种电路的接法来看：
•
（1） 只有输出方式对差模放大倍数
有影响，不论哪一种输入方式：
•
双端输出，差模放大倍数就等
于单管放大倍数
•
单端输出，差模放大倍数为双
端输出的一半。
总结
•
从几种电路的接法来看：
＋
－
Ri2
恒流源式差放电路
1 电路结构
RC
uo
RC +UCC
RB C1
C2
R
B
ui1 B1
T1
T2
E
B2 ui2
IC3
-UEE
2 恒流源的作用
1） 恒流源相当于阻值很大的电阻。
2） 恒流源不影响差模放大倍数。 3） 恒流源影响共模放大倍数，使共模
放大倍数减小，从而增加共模抑制 比，理想的恒流源相当于阻值为无 穷的电阻，所以共模抑制比是无穷。
vi1
Re
+
-VEE
射极耦合差分式放大电路
＋
vo
T1
RL
－
T2
(2) 输出模式 ① 双端输出 ② 单端输出
射极耦合差分式放大电路
vo1
(2) 输出模式
T1
RL
T2
① 双端输出 ② 单端输出
vo2
T1
RL
T2
射极耦合差分式放大电路
vi1
T1
T2
vid
ie1
ie2
2
Re
vi2
(3) 工作模式
① 差模
(3)单端输入的情况
Rc1 vi1
vo1
vo2
＋ vo －
两管各分得 vid电压
Rc2
2
vi2 大小相等方向相反
T1
vid
+
+ vid
_
2
T2
_
vid
+
2
差放分析—差模增益
(3)单端输入的情况
Rc1 vi1
vo1 vo vo2
＋
－
T1
T2
Rc2
所以类似于双入 情况处理！
vi2
vid
- vid
2
2
+ +
Ric
1 2
rbe
(1
)2Re
总结
•
从几种电路的接法来看：
•
（2） 只有输出方式对输出电阻有
影响，不论哪一种输入方式：
•
双端输出， R0 2RC
•
单端输出，。R0 RC
差放分析—差模增益
(1)双入双出差模增益
Avd
vod vid
vo1 vo2 vi1 vi2
2vo1 vo1 2vi1 vi1
差放分析—共模增益
(1)双端输出的情况
Rc1 vi1
vo1 vo vo2
＋
－
T1
T2
Rc2 vi2
vic
2Re
2Re
vic
Avc
voc vic
vo1 vo2 vic
0 0
vic
+ +
共模增益越小，电路 性能越好。
差放分析—共模增益
(2)单端输出的情况
Rc1 vi1
vo1 vo vo2
＋
－
T1
共模输入电阻
Ric
1 2
rbe
(1
)2Re
输入回路并联
vi1
T1
vi2
T2
+
vic
2Re
2Re
vic
+
vi1 vic vic Ric
T1 T2
2Re
2Re
+
+
vi2
差放分析—输出电阻
双端输出电阻：输出回路串联，单管的两倍
A1
＋
vi1
－
Ri1
Ro
+
vo
_
A2
＋
＋
vo1
vo2
－
－
Ro1
Ro2
单端输出电阻：与单管相同