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2019/11/11,1,电子电路基础,第十一讲 差动放大电路,2,主要内容,7.1 基本电路及特性分析 7.2 双端输入、单端输出差动放大电路的特性 7.3 单端输入、双端输出差动放大电路的特性 7.4 单端输入、单端输出差动放大电路的特性 7.5 有源偏置差动放大电路,3,零点漂移,主要因素:电源电压的波动、环境温度的,放大电路无输入时,还有缓慢变化的电压,输出的现象为零点漂移,改变、器件参数的变化等,4,(1)基本电路,基本要求:,T1和T2参数和温度特性相同,对称,RC1RC2 ,RS1RS2,5,(1)静态特性分析,T1和T2参数相同,对称,RC1RC2, RS1RS2,令交流输入uS1uS20,电路对称:IB1IB2,IE1IE2,IEIE1IE22IE1,基极回路方程:,6,差放静态特性分析,RL两端的直流电位相同,则RL中无直流电流,电路参数对称,7,差模小信号放大特性分析,差模信号:uS1=-uS2,8,差模小信号放大特性分析,差模信号:uS1=-uS2,9,输入电阻,输出电阻,源电压放大倍数(利用参数的对称性),10,共模小信号放大特性分析,共模信号:uS1uS2uiC,iB1=iB2,iC1=iC2, uo1=uo2 uOC=0,2RE对共模输入信号起负反馈作用,使每个三极管,的共模电压放大倍数降低,抑制零点漂移,11,共模小信号放大特性分析(2),外界因素引起的电路参数变化均可等效为共模信号,共模抑制比CMR:综合考察差模信号放大能力以及,共模放大倍数AC:,若参数完全对称,则,差放电路对共模信号的抑制作用可应对零点漂移,直流放大器,共模信号抑制能力,12,例7-1:如图差动放大电路,三极管的UD=0.7V,rbb=134, 100,VCC=VEE=12V,RS1=RS2=1k,RL=10k,RC1=RC2=RE=5k,计算:(1)工作点;(2)ASD以及输入/输出电阻,静态工作点比较合适,解:(1),13,例7-1:如图差动放大电路,三极管的UD=0.7V,rbb=134, 100,VCC=VEE=12V,RS1=RS2=1k,RL=10k,RC1=RC2=RE=5k,计算:(1)工作点;(2)ASD以及输入/输出电阻,(2)先求rbe,再用前述公式,14,差模大信号放大特性分析(1),交流电流,E点不能再等效为交流地,差模大信号时,可能不工作在放大状态,RE上,由三极管e极电流与e极电压指数关系,电流方程:,15,差模净输入电压uid,三极管集电结输出电压uo1和uo2,16,差模大信号时的电压传输特性表达式,当uid趋于时,T1趋于饱和、T2趋于截止,则iC20、uo20、iEiC1 ,uo1和电路输出电压uod达到最大uo1m,且-iERC1-iC1RC1uo1muodm,输入差模大信号时,电路输出电压uod与集电结电压uo1和uo2之间的关系,17,差模放大电路的电压传输特性曲线,增大发射极电阻RE的阻值,线性范围增大,只有差模净输入电压uid为0附近,输出电压uod与,uid较大时,三极管趋于饱和或截止,uod趋于平缓,uid呈线性关系;,18,四种形式的差动放大电路,双端输入、双端输出电路,19,四种形式的差动放大电路,双端输入、双端输出电路,双端输入、单端输出,20,四种形式的差动放大电路,双端输入、双端输出电路,双端输入、单端输出,单端输入、双端输出,21,四种形式的差动放大电路,双端输入、双端输出电路,双端输入、单端输出,单端输入、双端输出,单端输入、单端输出,22,(2)双端输入、单端输出差动放大电路特性,基本电路及静态特性,双入、单出,输出不对称,由戴维南等效:,23,双入、单出电路-基本电路及静态特性,基极回路对称,静态特性与双端输入电路相同,24,差模小信号放大特性(1),源电压放大倍数,双端输出的一半,从T2集电极输出时为同相输出,25,差模小信号放大特性(2),输入电阻,输出电阻(是双端输出的一半 ),26,共模小信号放大特性分析(1),由中频交流等效电路:iB1=uic/RS1+rbe1+2(1+)RE,,uoc=-iB1RC/RL,共模放大倍数,27,共模小信号放大特性分析(1),共模放大倍数,共模抑制比CMR,RE越大,AC越小,CMR越大,共模抑制能力越强,,电路的性能也就越好,28,例7-2:双入单出差动放大电路,三极管的UD=0.7V、rbe=2.5k、100,VCC=VEE=12V,RS1=RS2=1k,RL=10k,RC=RE=5k。计算:(1)静态工作点;(2)ASD以及输入和输出电阻;(3)共模放大倍数AC以及共模抑制比CMR。,(2),(3),解:(1)静态工作点IBQ,ICQ的计算同例7-1,29,(1)单端输入、双端输出差动放大电路的特性,静态特性:与双入双出电路完全相同,电路对称参数 ,RL上无直流电流,30,差模小信号放大特性(1),中频等效及h参数等效电路,因为(RS2+rbe2)/(1+)RE,可忽略 RE影响,31,差模小信号放大特性(2),故源电压放大倍数以及输入、输出电阻也相同,RE的影响可忽略的条件下,单端输入、双端,输出差动放大电路的h参数等效电路与双端输入、,双端输出差动放大电路的相同,32,共模性能分析,若电路参数完全对称,则,单端输入、双端输出差动放大电路的共模特,性与双端输入、双端输出的相同,33,(2)单端输入、单端输出差动放大电路的特性,静态工作特性与双入单出差动放大电路的静态,工作特性相同,34,单入、单出差模小信号放大特性,在RE的影响可以忽略的条件下,单端输入等效,为双端输入,单端输入、单端输出差动放大电路的动态特性,与双端输入、单端输出差动放大电路的相同,源电压放大倍数,输入、输出电阻,输入、输出电阻,35,单入、单出共模特性,强,电路的性能也就越好,共模抑制比CMR,RE越大,AC越小,CMR越大,共模抑制能力越,单端输入、单端输出差动放大电路的共模特性,与双端输入、单端输出的相同,36,思考,有没有内阻非常大,又能提供适当电流、电,缺点是受到电源的限制,压的器件?,恒流源,(1)有效提高共模抑制的方法是提高RE,(2)有效提高共射放大电路的放大倍数和,输出电阻是提高RC,37,电流镜电路及其特性,T3和T4特性完全相同,电流放大倍数足够大,T3工作在临界放大状态,uBE相同,两管特性一样,故iB3=iB4、iC3=iC4=iB3=iB4,电路中iC3和iC4始终相等,,iB3和iC3随恒流源电流变化,iC4iC3也发生相同变化,呈镜像关系,故称为电流镜,38,(3)有源偏置(负载)差动放大电路,电流镜电路代替T1和T2的集电极电阻,改善电路,T1和T2发射极接恒流源,,提高共模抑制比,和线性范围,放大倍数、输出特性,39,有源偏置差放-静态特性,静态工作点求解,T2与T4的集电极等效为两个处于反偏的二极管串联,40,有源偏置差放的静态特性,三极管T1和T2与T3和T4组成的电流镜相连,当T3和T4的2时,ICQ1ICQ3ICQ4ICQ2 IE/2,适当调整RL接地端上的直流电压,使RL中无,直流电流。这样,与T1和T2 集电极连接负载,电阻,双输出特性一致,41,差模小信号放大特性,E点对于差模小信号等效为交流“地”,电流镜作用,iC4=iC1,单端输出等效双端输出,RL取很大的值,等效电阻rce 不能忽略,42,当三极管C-E极间等效电阻远远大于负载电阻RL时,RL上的电流: ioiC4|iC2|2|iC2|,源电压放大倍数ASD,43,小信号差模放大特性(3),输出电阻:RL向左看入的电阻,输入电阻:与其它双端输入差动放大电路的,输入电阻相同,44,共模抑制特性,T1和T2发射极是直流恒流源,等效交流电阻,很大,有很强的负反馈作用,共模电压放大,倍数近似为0。CMR无穷大,时,与静态特性类似,,当有源偏置差动放大电路的输入为共模信号,45,例7-3:有源偏置差动放大电路,设UD=0.7V,rbe=2.5k, rce=150k,100,恒流源IE2mA,VCC=VEE=12V, RS1=RS2=500,RL=50k,忽略电流源内阻RE的影响,计算:(1)工作点;(2)差模ASD及输入和输出电阻。,(2),解:(1),46,作业,7.8,7.9,7.11, 7.12, 7.13,
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