六差動放大器

1、第六節(jié)、差動放大器一、電路結(jié)構(gòu)和命名方法因為可以從兩個輸入端輸入一個電壓差，又可以從兩個輸出端輸出一個被放大的電壓差，所以被稱為差動放大器。二、單端輸入雙端輸出電路結(jié)構(gòu)運行原理1、靜態(tài)工作點分析Ub1 = Ub2=0V，Ue = 0V-0.7V = -0.7VIe = Ic1+Ic2 = (E2-0.7V)/Re=2mA，Ic1= I c2= 1/2Ie=1mAUc1= Uc2=E1-URc1=E1-Ic1×Rc1 = E1-Ic2×Rc2= 4V 2、電路運行原理、正半周的輸入信號使三極管A的基極電流增大，集電極電流也因基極電流的增大而增大，集電極電阻上的電壓URc1應(yīng)因

2、此而增大，集電極電壓因此而下降。、三極管A的發(fā)射極電流增大，會導(dǎo)致流過Re上的電流增大，Re上的電壓也因此增大，由于三極管B的基極接地（Ub2=0），所以三極管B的發(fā)射極與基極之間的電壓差被減小，發(fā)射極電流也因此減小，集電極電流也因此減小，集電極電阻上的電壓URc2減小，集電極電壓因此而上升。、當(dāng)輸入信號為負(fù)電壓的時候，兩個三極管集電極的電壓發(fā)生反向的變化。輸入信號使兩個輸出端分別輸出一個對稱的下降和上升的被放大的電壓差。3、差動放大器在單端輸入時的輸入阻抗對于差動放大器在單端輸入時的輸入端來說，三極管D2的發(fā)射極輸入阻抗就是第三極管D1的發(fā)射極電阻的一部分，因此從輸入端看進(jìn)去，這個阻抗被放大

3、了(+1)倍。相對于差動放大器的發(fā)射極電阻Re來說，三極管D2的發(fā)射極輸入阻抗很小(Zeb=26/Ieo)，所以，可以基本忽略Re的影響。又由于兩個三極管的參數(shù)基本一致，三極管D2的發(fā)射極輸入阻抗Zeb被放大(+1)倍之后，基本等于三極管D1的基極輸入阻抗Zbe，所以，差動放大器在單端輸入時的輸入阻抗；相當(dāng)于同等條件下共發(fā)射極放大器的輸入阻抗的兩倍。4、差動放大器在單端輸入時的電壓放大倍數(shù)由于差動放大器在單端輸入時的輸入阻抗；相當(dāng)于同等條件下共發(fā)射極放大器的輸入阻抗的兩倍，所以，兩個三極管的Ube和Ueb分別只能獲得輸入信號電壓的1/2，所以，由此而引起的基極電流變化量也只有同等條件下共發(fā)射極

4、放大器的基極電流變化量的1/2，電壓放大倍數(shù)也就相應(yīng)地為同等條件下共發(fā)射極放大器的電壓放大倍數(shù)的1/2。5、差動放大器輸出電壓的動態(tài)范圍差動放大器的輸出電壓只能在發(fā)射極電壓與電源電壓正極之間變化，所以，兩個三極管的集電極靜態(tài)工作電壓在等于發(fā)射極電壓與電源電壓正極之間一半的位置時，有最大的動態(tài)范圍。由于發(fā)射極電壓與基極電壓之間0.7V的電壓差可以忽略，所以，可以將取兩個三極管的集電極靜態(tài)工作電壓設(shè)置等于零與電源電壓正極之間一半的位置。6、差動放大器輸出電壓失真的特點、圖A是共發(fā)射極和共基極放大器輸出電壓失真的特點輸出電壓正負(fù)半周失真的性質(zhì)相反，這是由于共發(fā)射極和共基極放大器只有一個三極管基極與發(fā)

5、射極之間只有一個二極管的正向?qū)ㄗ杩沟奶匦运?。從共發(fā)射極和共基極放大器輸出電壓失真的特點來看，輸出電壓負(fù)半周的電壓放大倍數(shù)隨著輸入信號電壓的增加而逐漸加大，輸出電壓正半周的電壓放大倍數(shù)隨著輸入信號電壓的增加而逐漸減小，而輸出電壓負(fù)半周的電壓放大倍數(shù)隨著輸入信號電壓的增加而逐漸加大的趨勢更明顯一些。所以，從總體來說，共發(fā)射極和共基極放大器的電壓放大倍數(shù)是隨著輸入信號電壓的增加而逐漸加大的趨勢。、圖B是差動放大器輸出電壓失真的特點輸出電壓正負(fù)半周失真的性質(zhì)相同，這是由于差動放大器的兩個三極管的基極與發(fā)射極之間的正向?qū)ㄗ杩故且粋€反向串聯(lián)的關(guān)系。這種反向串聯(lián)的關(guān)系使得在信號較小的時候，差動放大器輸

6、出電壓的失真因輸入端二極管正向?qū)ㄗ杩沟姆聪蜓a償而減小。又由于二極管正向動態(tài)導(dǎo)通阻抗的反向串聯(lián)關(guān)系，隨著信號的增大而動態(tài)導(dǎo)通阻抗增大的作用會越來越占據(jù)主導(dǎo)地位，所以，差動放大器隨著輸入電壓的逐漸增大，電壓放大倍數(shù)是逐漸減小的趨勢，這種特性很便于振蕩器的穩(wěn)幅。三、雙端輸入雙端輸出電路結(jié)構(gòu)運行原理 靜態(tài)工作點與單端輸入電路相同運行原理：當(dāng)輸入信號Ui為正電壓的時候，變壓器同名端的結(jié)構(gòu)使三極管B的基極此時獲得正半周的電壓輸入Ui2。三極管B的基極電流Ib2因此增大，集電極電流因基極電流的增大而增大，集電極電阻上的電壓URc2也因此而增大，集電極電壓Uc2因此而下降。同時，變壓器同名端的結(jié)構(gòu)使三極管A

7、的基極獲得負(fù)半周的電壓輸入-Ui1。三極管A的基極電流Ib1因此減小，集電極電流因基極電流的減小而減小，集電極電阻上的電壓URc2也因此而減小，集電極電壓Uc2因此而上升。差動放大器兩個三極管輸出端分別輸出一個對稱的下降和上升的被放大的電壓差。兩個三極管的集電極電壓各自與基極電壓的相位相反。當(dāng)輸入信號負(fù)電壓的時候，兩個三極管集電極的電壓發(fā)生反向的變化。由于兩個三極管的發(fā)射極電流一個增大，一個減小，發(fā)射極電阻上的電流沒有發(fā)生變化，因此發(fā)射極電壓Ue也保持不變。四、差動放大器適合放大直流信號的原理1、其它放大電路的輸入結(jié)構(gòu)如圖所示：放大器輸入端與地之間都有直流電壓差，因此放大器輸入端與信號輸入之間

8、必須接上一個隔直流電容，以保證三極管能獲得正常的靜態(tài)偏置電流，放大器也因隔直流電容的存在而不能放大直流信號。2、差動放大器的輸入結(jié)構(gòu)如圖所示：如圖A所示,差動放大器的輸入端沒有直流電壓差，可以不需要隔直流電容，因此可以放大直流信號。如圖B所示, 差動放大器的輸入端也可以加上隔直流電容，因此也可以只放大交流信號而不放大直流信號。五、電路設(shè)計1、雙電源結(jié)構(gòu)如圖A所示：條件：雙電源 E1=E2=12V要求：每個三極管的集電極電流Ic1=Ic21mA、Re的設(shè)計差動放大器的總靜態(tài)工作電流由發(fā)射極電流決定，所以，首先根據(jù)E2和設(shè)計Re的阻值來獲得規(guī)定的集電極電流。Ic1+Ic2=IRe=(E2-0.7V

9、)/Re Re=(12V-0.7V)/26K、Rc1和Rc2的設(shè)計差動放大器的電路結(jié)構(gòu)；決定了三極管的集電極輸出電壓只能在電源正極發(fā)射極電壓之間變化。所以，三極管的集電極靜態(tài)工作電壓應(yīng)當(dāng)設(shè)計在電源正極和發(fā)射極電壓之間的中間位置。URc1=URc2E1/26VIRc1=IRc2=1mARc1=Rc2=URc/IRc=6V/1mA=6K2、單電源結(jié)構(gòu)如圖B所示：、Rb1和=Rb2的設(shè)計單電源結(jié)構(gòu)與雙電源結(jié)構(gòu)的區(qū)別在于，需要用Rb1和Rb2串聯(lián)電路給兩個差分三極管的基極提供一個與電源電壓的正負(fù)極有合理關(guān)系的對地電位。這個對地電位一方面應(yīng)給兩個差分三極管的集電極以足夠的輸出電壓動態(tài)范圍，另方面應(yīng)給兩個

10、差分三極管的發(fā)射極與電源負(fù)極之間以足夠的電壓來獲得規(guī)定的發(fā)射極電流。Rb1和Rb2的比值大致相等時，能滿足上述條件。所以，取Rb1=Rb2。因為流過Rb1和Rb2的電流必須大大于兩個差分三極管的基極電流，才能對電路的地電壓有足夠的穩(wěn)定作用。所以取流過Rb1和Rb2的電流為兩個差分三極管的基極電流的10-50倍；比較能滿足上述條件。假設(shè)兩個差分三極管的值都是100，在兩個集電極電流之和=1mA的情況下，兩個差分三極管的基極電流之和=20uA，則Rb1+Rb2=E/20uA(10-50)10K-60K之間。、Rc1、Rc2、Re的設(shè)計與雙電源結(jié)構(gòu)的原理相同。課堂作業(yè)：1、條件：E1=E2=12V、Ico=1mA。要求：畫出電路結(jié)構(gòu)、設(shè)計并標(biāo)出元件和靜態(tài)參數(shù)、畫出輸入和輸出波形、計算