差动放大电路原理介绍
3.2 差动放大电路
R C +U CC T u o u i 2R E +U CC R C T u o u i 2R E R B R B -U EE-U EE 1）两个输入端和两个输出端。
本节先介绍输入级电路——差动电路，后介绍输出级电路——互补对称电路。
3.2 差动与互补对称电路3.2.1差动放大电路及其特点1.电路图2.特点及要求2）由两个元件参数完全对称的共射极放大电路组成。
3.输入输出方式③单端输入双端输出；①双端输入双端输出；②双端输入单端输出；④单端输入单端输出。
-U EER C +U CCR C T T u o1u o2u o ＋－u i1u i2R E R B R B -U EER C +UCCR C T T u o1u o2u o ＋－u i1u i2R ER B R B -U EE R C +U CC R C T T u o ＋－u i1u i2R E R B R B u o i1u i2-U EE R C +U CC R C T T u o u i R E R B R B ＋－－U EE R C +U CC R C T T u o u i R E R B R B 输入级的位置决定了它的特殊性，即要求有较高的输入阻抗、较强的抗干扰能力，具有抑制零点漂移的功能等。
所谓零点漂移，就是放大电路的输入端无输入信号的情况下，输出端却有缓慢变化的输出电压的现象。
引起零点漂移的主要原因是温度。
要满足这些特殊要求，一般在电路结构上采取措施，常采用差动结构，即差动放大电路。
这种电路结构在模拟集成电路中应用最为广泛。
4.输入信号的特点1）u i1和u i2大小相等极性相同，此称为共模信号，记作u ci1=u ci22）u i1和u i2大小相等极性相反，此称为差模信号，记作u di1=－u di23）比较输入信号（非共、差模信号）u i1≠u i2，比较信号可分解为一对共模和一对差模的叠加，即4）干扰、零点漂移等效为共模信号。
差动放大电路实验报告
差动放大电路实验报告实验目的，通过对差动放大电路的实验，掌握差动放大电路的基本原理和特性，加深对放大电路的理解。
实验原理，差动放大电路由两个共集极放大器组成，其中一个放大器的输出与输入信号相位相同，另一个放大器的输出与输入信号相位相反。
当输入信号作用在两个放大器的基极上时，输出信号为两个放大器输出信号的差值，即差动输出。
差动放大电路对共模信号具有很好的抑制作用，对差模信号有很好的放大作用。
实验仪器和器材，示波器、信号发生器、电压表、电阻、电容、集成运放等。
实验步骤：1. 按照实验电路图连接好差动放大电路的电路；2. 调节信号发生器产生正弦波信号，并输入到差动放大电路的输入端；3. 通过示波器观察差动放大电路的输入信号和输出信号的波形，并记录数据；4. 调节信号频率，观察输入信号和输出信号的变化；5. 测量差动放大电路的放大倍数和共模抑制比。
实验结果分析：通过实验观察和数据记录，我们得到了差动放大电路的输入信号和输出信号的波形，并且测量了放大倍数和共模抑制比。
实验结果表明，差动放大电路对差模信号有很好的放大作用，对共模信号有很好的抑制作用。
随着信号频率的增加，放大倍数和共模抑制比会有所变化，但整体特性基本保持稳定。
实验结论：通过本次实验，我们深入了解了差动放大电路的工作原理和特性，掌握了差动放大电路的实验操作方法，并获得了实验数据。
差动放大电路在电子电路中具有重要的应用价值，能够有效地抑制干扰信号，提高信号的传输质量。
因此，差动放大电路在实际应用中具有广泛的应用前景。
实验中遇到的问题及解决方法：在实验过程中，我们遇到了一些问题，如信号发生器频率调节不准确、示波器波形不稳定等。
我们通过仔细调节仪器参数、重新连接电路等方法，最终解决了这些问题，确保了实验数据的准确性和可靠性。
总结：差动放大电路是一种重要的放大电路结构，具有很好的信号处理特性。
通过本次实验，我们对差动放大电路有了更深入的了解，为今后的学习和工作打下了良好的基础。
第11讲 差分放大电路
3.3 差分放大电路
如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓ 抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
3. 放大差模信号
差模信号：数值相等，极性相反的 输入信号，即
Rc1 uc1 uI1 + u
I
RL +u – ic1 od ic2 iE1 iE2 –VEE
+Vcc Rc2 uc2 Rb2 iB2
uoc ic1 ic2
iE1
Re
iE2
u u u ( u u ) ( u u ) 0 O C1 C2 CQ1 C1 CQ2 C2
–VEE
共模放大倍数：
u Oc A ，参数理想对称时 A 0 c c u Ic
2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用
五、具有恒流源的差分放大电路
+Vcc +Vcc Rc
Rc Rb
uI1
uo
Rc Rb
uI2 I uI1 Rb
uo
Rc Rb uI2
I1
R1 I2 R2 IE3 R3 –VEE
等效电阻 为无穷大
–VEE
近似为 恒流
R 2 V U EE BEQ R R 1 2 I I ， I 2 B3 E 3 R 3
1.电路构成与特点
•
图3.1所示为差动放大电路的基本形式，从电路结 构上来看，它具有以下特点。
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。
实验5差动放大电路
VC1=VC2=VCC-IE1*RC=12-0.577*10*1000=6.23V
2019/3/11
理论计算
动态分析 1.双端输入、双端输出:有两个输出端-集电极C1和集电极C2。
' RL v v v 2 v 2 R L 差模电压增益 A o o1 o 2 o1 RL RC // VD 2 vid vi1 vi 2 vid Rid
2019/3/11
理论计算
静态分析 当输入信号为零时：
由于没有输入信号，所以： VB1=VB2=0V; VE1=VE2=0-0.7=-0.7V; VC3=VE1-0.5*IC3*0.5RP=-0.7-0.5*1.15*0.5*330=-0.79V 由于IC3 ≈ IE3， IE1 ＝IE2 ＝ 0.5 IE3，所以： IE1=IE2=0.5IE3=0.577mA;
K CMR AVD AVC
或： K CMR
Avd dB 20 lg Avc
实验原理
改进型的差动电路：恒流源差动放大电路 为了提高共模抑制比应加大Re 。但Re加大后，为保证工作
点不变，必须提高负电源，这是不经济的。可用恒流源T3来 代替Re 。恒流源动态电阻大，可提高共模抑制比。同时恒流
电子技术实验
差动放大电路
实验原理
抑制温度漂移的方法： ① 在电路中引入直流负反馈； ② 采用温度补偿的方法； ③ 采用特性相同的三极管，使它们的温漂互相抵消，构成 “差动放大电路”。差动放大电路是模拟集成运算放大 器输入级所采用的电路形式。 典型差动放大电路:
差动放大电路的主要技术指标: 差模电压增益Aud 共模电压增益Auc 共模抑制比KCMRR
实验原理
差动放大器由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。
差动运放电路
差动运放电路
差动运放电路是一种在电子电路中常见的环路。它利用了双极性
运算放大器来加强模拟信号的差异。它的工作原理是：当输入信号的
电平发生变化时，两个输入端的电压差异会发生改变，从而使双极性
运放器的输出信号也相应地发生变化，从而实现放大目的与控制目
的。差动运放电路具有高输入阻抗和低输出阻抗，它常用于放大小信
号和抗干扰，尤其是有可调电容或可调电阻组成的RC过滤器等系统
上。
差分运算放大电路 温漂
差分运算放大电路（也称为差动放大器）设计时特别注重抑制由于温度变化导致的输入失调电压的变化，即温漂（Temperature Drift）。
在晶体管或场效应管组成的差分对中，两个对称结构的器件并联连接，它们的基极（或栅极）接收一对大小相等、极性相反的输入信号。
当环境温度变化时，通常会引起晶体管参数（如发射结电压Vbe）的变化，进而产生失调电压。
差分放大电路抑制温漂的主要原理和机制包括：
1. 元件匹配：通过使用特性尽可能一致的晶体管，并采取精密的布局和布线，使得两管受温度影响产生的失调电压趋于相同，在差分模式下相互抵消。
2. 负反馈机制：长尾电阻（共模负反馈电阻）能够有效地将共模信号（例如由温度引起的共同变化）转化为差模信号，然后被差分放大器本身所抑制。
3. 恒流源偏置：如果差分对的发射极加载一个恒定电流源，而不是简单的电阻，那么即使温度变化引起晶体管的发射极-基极电压Vbe发生变化，恒流源会维持集电极电流的稳定，进一步减少温度对输出电压的影
响。
通过这些设计手段，差分运算放大器能够显著地降低由温度引起的零点漂移，从而提高了电路在不同温度条件下的稳定性与精度。
差动放大电路
voc1 voc2
T2
RB
vic
vee REE –VEE
iee
双电源长尾式差放电路分析
RL 共模分析的处理: 共模分析的处理:
RL等效为开路线
REE对共模信号作用: 模信号作用:
vic ↑
ic1 ic2 ↑
iee
vee ↑ 问题： 问题：负载影 响共模放大倍 数吗？ 数吗？
Avd =
Avc =
RC RL + + vi1 T1 vo
RC
β ( RC //
rbe
RL ) 2 = 48
T2 vi2
+
RC 10 = = 0.22 2 REE 2 * 22.6
KCMR = 217
REE VEE
4、vo1, vo 2 , vo
vo = vo1 vo 2 = 960sin ωt (mV )
差分放大器两输出端的电压分别为 1 1 vo1 = voc + vod = Avcvic + Avd vid 2 2 1 1 vo2 = voc vod = Avcvic Avd vid 2 2 差分放大器双端输出电压为
vo = vo1 vo2 =vod = Avd vid = Avd (vi1 vi 2 )
双电源长尾式差放电路
单端输出
vod 1 Avd 1 = vid
Avd 2 vod 2 = vid
差模电 压增益
双端输出
RL 2
RL β ( RC // ) vod 1 2 = = 2vid 1 2rbe RL β ( RC // ) vod 2 2 = = 2vid 2 2rbe
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从电路结构上说，差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路组成。由于电路
具有许多突出优点，因而成为集成运算放大器的基本组成单元。
一、差动放大电路的工作原理
最简单的差动放大电路如图7-4所示，它由两个完全对称的单管放大电
路拼接而成。在该电路中，晶体管T1、T2型号一样、特性相同，RB1为输入回路限
流电阻，RB2为基极偏流电阻，RC为集电极负载电阻。输入信号电压由两管的基极
输入，输出电压从两管的集电极之间提取(也称双端输出)，由于电路的对称性，
在理想情况下，它们的静态工作点必然一一对应相等。
图7-4 最简单的差动放大电路
1．抑制零点漂移
在输入电压为零， ui1 = ui2 = 0 的情况下，由于电路对称，存在IC1 = IC2，
所以两管的集电极电位相等，即 UC1 = UC2，故
uo = UC1 - UC2 = 0。
当温度升高引起三极管集电极电流增加时，由于电路对称，存在
，导致两管集电极电位的下降量必然相等，即
所以输出电压仍为零，
即
。
由以上分析可知，在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采
用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均
能有效地抑制。
抑制零点漂移是差动放大电路最突出的优点。但必须注意，在这种最简
单的差动放大电路中，每个管子的漂移仍然存在。
2．动态分析
差动放大电路的信号输入有共模输入、差模输入、比较输入三种类型，
输出方式有单端输出、双端输出两种。
(1)共模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即 ，这种输
入方式称为共模输入。大小相等、极性相同的信号为共模信号。
很显然，由于电路的对称性，在共模输入信号的作用下，两管集电极电
位的大小、方向变化相同，输出电压为零(双端输出)。说明差动放大电路对共模
信号无放大作用。共模信号的电压放大倍数为零。
(2)差模输入。
在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压，即ui1 = -u
i2 ,
这种输入方式称为差模输入。大小相等、极性相反的信号，为差模信号。
在如图7-4所示电路中，设ui1 > 0 ui2 < 0，则在ui1的作用下，T1管的集
电极电流增大 ，导致集电极电位下降(为负值)；同理，在Ui2的作用下，T
2
管的集电极电流减小，导致集电极电位升高(为正值)，由于 = ，
很显然， 和大小相等、一正一负，输出电压为
u
o =
-
若 = 2V， = 2V，则
uo =
-2 - 2 =-4V
可见，差动放大电路对差模信号具有较好的放大作用，这也是其电路
名称的由来。
(3) 比较输入
两个输入信号电压大小和相对极性是任意的，既非差模，又非共模。
在自动控制系统中，经常运用这种比较输入的方式。
例如，我们要将某一炉温控制在1000 ℃，利用温度传感器将炉温转
变成电压信号作为ui2加在T2的输入端。而ui1是一个基准电压，其大小等于
1000 ℃时温度传感器的输出电压。如果炉温高于或低于1000 ℃，ui2会随之发
生变化，使ui2与基准电压ui1之间出现差值。差动放大电路将其差值进行放大，
其输出电压为
uo = Au(ui1 - ui2).
ui1 - ui2的差值为正，说明炉温低于1 000 ℃，此时uo为负值；反之，
uo为正值。我们就可利用输出电压的正负去控制给炉子降温或升温。
差动放大电路是依靠电路的对称性和采用双端输出方式，用双倍的元
件换取有效抑制零漂的能力。每个管子的零漂并未受到抑制。再者，电路的完全
对称是不可能的。如果采用单端输出(从一个管子的集电极与地之间取输出电压)
零点漂移就根本得不到抑制。为此，必须采用有效措施抑制每个管子的零点漂移。
二、典型差动放大电路
典型差动放大电路如图7-5所示，与最简单的差动放大电路相比，该
电路增加了调零电位器Rp、发射极公共电阻RE和负电源EE。
图7-5 典型差动放大电路
下面分析电路抑制零点漂移的原理、发射极公共电阻RE(可以认为调零
电位器Rp是RE的一部分)和负电源EE的作用。
由于电路的对称性，无论是温度的变化还是电源电压的波动，都会引
起两个三极管集电极电流和电压的相同变化，即 = ，或 U01= U02，
因此，其中相同的变化量互相抵消，使输出电压不变，从而抑制了零点漂移。当
然，实际情况是：为了克服电路不完全对称引起的零点漂移及减小每个三极管集
电极对地的漂移电压，电路中增加了发射极公共电阻RE，它具有电流负反馈作用，
可以稳定静态工作点。例如温度升高时，T1和T2的集电极电流和 都要增大，
它们的发射极电流和会增大，流过发射极公共电阻的电流IE= + 也会
增大，RE上的电压增大，T1和T2的发射极电位升高，使和 减小，则和
减小，从而抑制了和的增加。这样，由于温度变化引起的每个管子的漂
移，通过RE的作用得到了一定程度的抑制。抑制零点漂移的过程，如图7-6所
示。由温度变化造成每个三极管输出电压的漂移都得到一定程度的抑制，且RE
的阻值越大，抑制零漂的作用就会越强。
图7-6 抑制零点漂移的过程
由于差模信号使两个三极管的集电极电流一增一减，只要电路的对称
性足够好，其变化量的大小相等，流过RE的电流就等于静态值不变，因此RE对
差模信号的放大基本上不产生影响。
既然RE不影响差模信号的放大，为了使RE抑制零漂的作用显著一些，
其阻值可以取得大一些。但是，在UCC一定的情况下，过大的RE会使管压降U
CE
变小，静态工作点下移，集电极电流减小，电压放大倍数下降。为此，接入负电
源EE来补偿RE上的静态压降(一般使EE = )，从而保证两个三极管合适的静态
工作点。
在输入信号电压为零时，因电路不会完全对称，会使输出电压不等于
零。这时可调节电位器Rp使输出电压为零，所以Rp称为调零电位器。但因Rp会
使电压放大倍数降低，所以其阻值不宜过大，一般为几十欧到几百欧。
由以上分析可知，典型差动放大电路既可利用电路的对称性、采用双端
输出的方式抑制零点漂移；又可利用发射极公共电阻RE的作用抑制每个三极管
的零点漂移、稳定静态工作点。因此，这种典型差动放大电路即使是采用单端输
出，其零点漂移也能得到有效地抑制。所以这种电路得到了广泛 的应用。