差分放大电路专题复习教材
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模拟电子技术基础 3.3 差分放大电路 (II)
普通恒流源差分电路 静态分析
从恒流源开始 动态分析
与长尾差分基本相同
18
P.167 P.169
本章作业
3.4-d 3.8,3.9,3.13
19
给差分放大电路加入输入信号有双端和单端输 入方式的不同，在理论上附加引入的共模信号 也不同。
差分电路的输出方式也有单端输出和双端输出 之分。同一种输出方式还有和输入相位关系的 不同。
2
.3差分电路的四种接法
按输入输出方式（接法）的不同差分电路一般 分为四种接法：
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）；
能否找到一种方法，既保证三极管地静态偏置，又 能提高动态电阻地方法呢？
用恒流源来代替射极电阻，可以保证静态偏置 地情况下（三极管工作在放大区），提高射极 地动态电阻。
理想恒流源地动态电阻为∞。因而共模抑制比 也是∞。
15
一、理想恒流源差分
电路 静态分析
因为恒流源地电流是已知的，所以从射极电流开始， 分析方法与长尾电路相似。
97
Ri 2rbe (1 )RW 20.5k
变化： 接负载 单端输出，接负载 从不同的单端输出
Rw为调零定位器 （可变电阻），差模 地就在其中间节点。
14
.4长尾差分电路改进
差分电路的共模抑制比与射极电阻Re有很大关 系，射极电阻越大，共模抑制比就越大。因此 可以通过增大射极电阻来 提高共模抑制比。 但是，一味地增加射极电阻会使得单极管脱离 放大区，而不能正常放大信号。
2(Rb rbe )
是半电路放大倍数
Ric
1 2 [Rb
rbe
(1
从恒流源开始 动态分析
与长尾差分基本相同
18
P.167 P.169
本章作业
3.4-d 3.8,3.9,3.13
19
给差分放大电路加入输入信号有双端和单端输 入方式的不同，在理论上附加引入的共模信号 也不同。
差分电路的输出方式也有单端输出和双端输出 之分。同一种输出方式还有和输入相位关系的 不同。
2
.3差分电路的四种接法
按输入输出方式（接法）的不同差分电路一般 分为四种接法：
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）；
能否找到一种方法，既保证三极管地静态偏置，又 能提高动态电阻地方法呢？
用恒流源来代替射极电阻，可以保证静态偏置 地情况下（三极管工作在放大区），提高射极 地动态电阻。
理想恒流源地动态电阻为∞。因而共模抑制比 也是∞。
15
一、理想恒流源差分
电路 静态分析
因为恒流源地电流是已知的，所以从射极电流开始， 分析方法与长尾电路相似。
97
Ri 2rbe (1 )RW 20.5k
变化： 接负载 单端输出，接负载 从不同的单端输出
Rw为调零定位器 （可变电阻），差模 地就在其中间节点。
14
.4长尾差分电路改进
差分电路的共模抑制比与射极电阻Re有很大关 系，射极电阻越大，共模抑制比就越大。因此 可以通过增大射极电阻来 提高共模抑制比。 但是，一味地增加射极电阻会使得单极管脱离 放大区，而不能正常放大信号。
2(Rb rbe )
是半电路放大倍数
Ric
1 2 [Rb
rbe
(1
《差分放大电路》课件
要求
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
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
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
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
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
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
添加标题
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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
添加标题
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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
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。
差分放大电路专题复习PPT课件
+ +
R c1 v i1
v ic
v o1
＋
T1
v o v o2
－
T2
2Re
2Re
(2)单端输出的情况
R c2
Avc1 Avc2
v i2
vo1 vic
A v1
Rc
v ic
rbe (1)2Re
Rc
.
2Re
28
差放分析—输入电阻
差模输入电阻
Rid 2rbe
输入回路串联
+
v i1
T1
v id 2
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。
.
13
总结
•
从几种电路的接法来看：
•
（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
•
似。
单端输出，共模放大倍数近
Rc 2Re
.
14
差放分析—参数
v i1
T1
T2
v id
ie1
ie2
2
Re
v i2
(3) 工作模式
① 差模
vid ② 共模
2
+ +
.
7
射极耦合差分式放大电路
v i1
T1
v id 2
(3) 工作状态
v i2
T2
① 差模
vid ② 共模
2
+ +
.
8
射极耦合差分式放大电路
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
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
差分放大电路介绍ppt教材
因 为Rb小 ， 且I BQ很 小 ， 所 以
IEQ
VEE UBEQ 2Re
1. Q点
晶体管输入回路方程： V EE IBQ U BE Q 2IER Q e
通常，Rb较小，且IBQ很小，故 IEQVEE2RUe BEQ
IBQ 1I E Q ， U CE Q VCC ICR QcU BEQ
2. 抑制共模信号
三、长尾式差分放大电路的分析
1. Q点：令uI1= uI2=0
Rb是必要的吗？
I BQ 1 I BQ 2 I BQ I CQ 1 I CQ 2 I CQ I EQ 1 I EQ 2 I EQ U CQ 1 U CQ 2 U CQ u O U CQ 1 U CQ 2 0
VEE IBQ UBEQ 2IEQRe
静态时的值
uOAduIAcu2I UOQ
差模输出 共模输出
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。
输出方式：Q点、Ad、 Ac、 KCMR、Ro均与之有关。
双端输出：
Ad
(Rc
∥
RL 2
R b rbe
零输入 零输出
若V与UC的 变化一样， 则输出电压 就没有漂移
参数理想对称：
Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2; T1、T2在任何温度 下特性均相同。
信号特点？ 能否放大？
长尾式差分放大电路的组成特点
典型 电路
信号特 点？
在理想对称的情况下： 1. 克服零点漂移； 2. 零输入零输出。
（2）什共么情模况下信Ad为号“＋：”？数值相等、极性相同的
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vod vo1 vo 2 Avd vid vi1 vi 2 2vo1 vo1 2vi1 vi1
Rc Av1 rbe
差放分析—差模增益
＋
T1
vo RL
－
T2
(1)双入双出差模增益
vod ' Avd Av1 vid
考虑负载（对地连接）
RL Rc // 2 rbe
2.39mV
B I b
Ic C
RB
rbe
RE
β Ib
RC
+
U o c1
U i c1
-
E
I e
-
解：（4）单管差模信号通道为 RC / 5.1kΩ RB / 10kΩ
+ uid1 + uod1
+ RB
B I b
Ic C
+
U i c1
-
rbe
β Ib
RC E
U o c1
解：
uo c1 uoc2 2.39mV uod1 79.6mV uod2 79.6mV
(5)uo1 uoc1 uod1 2.39 79.6 81.99mV uo2 uoc2 uod2 2.39 79.6 77.21mV
(6)uoc uoc1 uoc2 0 uod uod1 uod2 79.6-79.6 159.2mV uo uo1 uo2 159.2mV
vi1
T1 T2
vi2
(3) 工作状态
① 差模
vic
vic
2 Re
2 Re
② 共模
+
+
差放分析—参数
vod Avd vid
差模增益
voc Avc vic
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。
–
Ad1
–
-
R U I RC od1 b C U id1 ( RB rbe )I b RB rbe
- RC 50 5.1 uod1 uid1 4 79.6mV RB rbe 10 2.8 - RC 50 5.1 uod2 uid2 (4) 79.6mV RB rbe 10 2.8
+
vo1
T1
vo2
T2
Rc 2
vid 两管各分得 电压 2
vi2 大小相等方向相反
_
＋ vo －
id
+v
2
_
+
vid 2
差放分析—差模增益
(3)单端输入的情况
Rc 1 vi1
+
vo1
＋
T1
vo
vo2
Rc 2
所以类似于双入 情况处理！
vi2
－
T2
vid 2
-
vid 2
+
差放分析—共模增益
(1)双端输出的情况
_ _
E
Ⅰ
VE
V VCE (VCC VEE ) 2 IE I) I E ( R 2Re
o
IE c1
(b)
解： （1）单管直流通路为 由 RB I B UB 2RE I E EE E
EE U BE RC / 5.1kΩ 得I B RB 2(1 ) RE RB / 10kΩ 6 0.7 0.01m A 10 2(1 50)5.1
+UCC / 6V
I C I B 50 0.01 0.5mA
I E (1 )IB (1 50)0.01 0.51mA
3 3
RE / 5.1kΩ
-EE / -6V
VC UCC - RC IC 6 - 5.1 10 0.5 10 3.45V
VE 2RE IE - EE 2 5.1 10 0.51 10 6 0.798V
1k
10k
10k
RC RB
1k
T1
RL
100k
T2
RP 200
vi
REE
10k
VEE
-15V
解：从图可以看出，此电路为单端输入单端输出电路。 （1） VEE VBEQ
I BQ1 I BQ2
RB (1 )(2 REE
15 0.6
+15V
VCC
RP ) 2
Ro
＋
vi1
A1
+
＋
vo1
vo
_
＋
vo2
A2
＋ －
－
Ri1 Ro1
－
－
Ro2 Ri2
单端输出电阻：与单管相同
恒流源式差放电路
1 电路结构
RB RC C1 B1 T1 E uo T2 RC C2 B2 +UCC RB ui2
ui1
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。
(3)单端输入的情况
Rc 1 vi1
T1
vo1
vo2
T2
Rc 2 vi2
电流：ie1 如果： Re
ie 2 ie
＋ vo －
ie 2 Re
+
ie 1 ie
rbe2 则： ie 2 ie
即： ie1
vid
ie 2
两管输入电阻串联
差放分析—差模增益
(3)单端输入的情况
Rc 1 vi1 vid
3
3
VB RB I B 10 10 0.01 10 0.1V
3
3
解： （2）输入信号分解为
ui1 ui2 7 3 uic1 uic2 5mV 2 2 uid1 uid2 ui1 ui2 7 3 4mV
（3）单管共模信号通道为
Avc1 Avc 2
+
vo1 Av1 vic
－
T2
vic
2 Re
2 Re
vic
Rc rbe (1 )2 Re
Rc 2 Re
差放分析—输入电阻
差模输入电阻
Rid 2rbe
vi1
T1 T2
输入回路串联
vi2
+
vi1
T1
vid 2
+
vid
+
vid 2
+
2
vid 2
Rc 1 vi1
+
vo1
＋
T1
vo
vo2
Rc 2 vi2
－
T2
voc vo1 vo 2 Avc vic vic 0 0 vic
共模增益越小，电路 性能越好。
+
vic
2 Re
2 Re
vic
差放分析共模增益
(2)单端输出的情况
Rc 1 vi1
+
vo1
＋
T1
vo
vo2
Rc 2 vi2
差放分析—差模增益
(2)双入单出差模增益
vo1 vo1 Avd 1 vid vi1 vi 2 vo1 1 Av1 2vi1 2
1 Avd 2
差放分析—差模增益
(2)双入单出差模增益
Avd 2
vo 2 vo 2 vid vi1 vi 2 vo1 1 Av1 2vi1 2
① 差模
vid
+
vid 2
ie 1 Re
+
ie 2
② 共模
2
射极耦合差分式放大电路
vi1
T1 T2
vi2
(3) 工作状态
① 差模
vid
+
vid 2
② 共模
+
2
射极耦合差分式放大电路
vi1
T1 T2
vi2
(3) 工作状态
① 差模
+
vic
ie 1 Re
+
ie 2
vic
② 共模
射极耦合差分式放大电路
•
总结
• •
•
•
从几种电路的接法来看： （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 Rc 单端输出，共模放大倍数近 2 Re 似。
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
1 Avd 2
差放分析—差模增益
(2)双入单出差模增益
vo1 1 Avd 1 Avd vid 2 Avd 2 vo 2 1 Avd vid 2
差放分析—差模增益
VCC Rc 1
(3)单端输入的情况
vo2
T2
vo1
T1
Rc 2
＋ vo －
+
vi1 Re -VEE
差放分析—差模增益
直流通路和静态分析 路径I：
VCC
Ⅱ
VEE VBE 2I E R I B RB