模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課件第11講_差分放大電路

1、第十一講 差分放大電路一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因二、長尾式差分放大電路的組成三、長尾式差分放大電路的分析四、差分放大電路的四種接法五、具有恒流源的差分放大電路六、差分放大電路的改進(jìn)一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因一、零點(diǎn)漂移現(xiàn)象及其產(chǎn)生的原因1. 什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：什么是零點(diǎn)漂移現(xiàn)象：uI0，uO0的現(xiàn)象。的現(xiàn)象。產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶產(chǎn)生原因：溫度變化，直流電源波動(dòng)，元器件老化。其中晶體管的特性對(duì)溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。體管的特性對(duì)溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋，溫度補(bǔ)償?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋，溫

2、度補(bǔ)償。 典型電路：差分放大電路典型電路：差分放大電路二、長尾式差分放大電路的組成二、長尾式差分放大電路的組成零輸入零輸入零輸出零輸出若若V與與UC的變的變化一樣，則化一樣，則輸出電壓就輸出電壓就沒有漂移沒有漂移信號(hào)特點(diǎn)？信號(hào)特點(diǎn)？能否放大？能否放大？零點(diǎn)零點(diǎn)漂移漂移參數(shù)理想對(duì)稱：參數(shù)理想對(duì)稱：Rb1= Rb2，Rc1= Rc2， Re1= Re2;T1、T2在任何溫度在任何溫度下特性均相同。下特性均相同。長尾式差分放大電路的組成特點(diǎn)長尾式差分放大電路的組成特點(diǎn)典型典型電路電路在理想對(duì)稱的情況下：在理想對(duì)稱的情況下：1. 克服零點(diǎn)漂移；克服零點(diǎn)漂移；2. 零輸入零輸出。零輸入零輸出。信號(hào)特信號(hào)

3、特點(diǎn)？點(diǎn)？三、長尾式差分放大電路的分析 1. Q點(diǎn)：令點(diǎn)：令uI1= uI2=002CQ1CQOCQ2CQ1CQEQ2EQ1EQCQ2CQ1CQBQ2BQ1BQUUuUUUIIIIIIIIIeBEQEEEQBQbeEQBEQBQEE22RUVIIRRIUIV很小，所以小，且因?yàn)镽b是必要的嗎？是必要的嗎？1. Q點(diǎn)點(diǎn)eEQBEQBQEE2RIUIVBEQcCQCCCEQEQBQ1URIVUII，晶體管輸入回路方程：晶體管輸入回路方程：eBEQEEEQ2RUVI通常，通常，Rb較小，且較小，且IBQ很小，故很小，故2. 抑制共模信號(hào)抑制共模信號(hào) 0 )()(C2CQ2C1CQ1C2C1Ouuuu

4、uuu0 cIcOccAuuA，參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)共模放大倍數(shù)C21CC21CB21Buuiiii共模信號(hào)：數(shù)值相等、極性相同的共模信號(hào)：數(shù)值相等、極性相同的輸入信號(hào)，即輸入信號(hào)，即IcI2I1uuu2. 抑制共模信號(hào)抑制共模信號(hào) ：Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔玫墓材Ｘ?fù)反饋?zhàn)饔? cIcOccAuuA參數(shù)理想對(duì)稱時(shí)共模放大倍數(shù)Re的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘?hào)的共模負(fù)反饋?zhàn)饔茫簻囟茸兓鸬淖兓刃楣材Ｐ盘?hào)對(duì)于每一邊對(duì)于每一邊電路，電路，Re=?如如 T()IC1 IC2 UE IB1 IB2 IC1 IC2 抑制了每只差分管集電極電流、電位的變化。抑制了每只差分管集電極電流、電

5、位的變化。3. 放大差模信號(hào)放大差模信號(hào)C1OC21CC21CB21B2 uuuuiiiiiE1= iE2，Re中電流不變，即中電流不變，即Re 對(duì)差模信號(hào)無反饋?zhàn)饔?。?duì)差模信號(hào)無反饋?zhàn)饔谩?/IdI2I1uuu差模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相反差模信號(hào)：數(shù)值相等，極性相反的輸入信號(hào)，即的輸入信號(hào)，即 )(2bebBIdrRiu為什么？為什么？差模信號(hào)作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析差模信號(hào)作用時(shí)的動(dòng)態(tài)分析bebLcd)2( rRRRA差模放大倍數(shù)差模放大倍數(shù)IdOdduuA)2(2LcCOdRRiu 2 )(2cobebiRRrRR，4. 動(dòng)態(tài)參數(shù)：動(dòng)態(tài)參數(shù)：Ad、Ri、 Ro、 Ac、KCMR共模抑制比共模抑制

6、比KCMR：綜合考察差分放大電路放大差模信號(hào)：綜合考察差分放大電路放大差模信號(hào)的能力和抑制共模信號(hào)的能力。的能力和抑制共模信號(hào)的能力。下，在參數(shù)理想對(duì)稱的情況CMRcdCMRKAAK 在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，信號(hào)源需要有“ 接地接地”點(diǎn)，以避免點(diǎn)，以避免干擾；或負(fù)載需要有干擾；或負(fù)載需要有“ 接地接地”點(diǎn)，以安全工作。點(diǎn)，以安全工作。 根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種根據(jù)信號(hào)源和負(fù)載的接地情況，差分放大電路有四種接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸接法：雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出、單端輸入單端輸出。入雙端輸出、單端輸入單端輸出

7、。四、差分放大電路的四種接法四、差分放大電路的四種接法 1. 雙端輸入單端輸出：雙端輸入單端輸出：Q點(diǎn)分析點(diǎn)分析cCQCCCQ2LcCQCCLcLCQ1 )(RIVURRIVRRRU 由于輸入回路沒有變由于輸入回路沒有變化，所以化，所以IEQ、IBQ、ICQ與雙端輸出時(shí)一樣。但與雙端輸出時(shí)一樣。但是是UCEQ1 UCEQ2。1. 雙端輸入單端輸出：差模信號(hào)作用下的分析雙端輸入單端輸出：差模信號(hào)作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAcobebi)(2RRrRR，1. 雙端輸入單端輸出：共模信號(hào)作用下的分析雙端輸入單端輸出：共模信號(hào)作用下的分析bebLcd)( 21rRRRAebebLcc)

8、1 (2)( RrRRRAbebebebCMR)1 (2rRRrRK1. 雙端輸入單端輸出：問題討論雙端輸入單端輸出：問題討論bebLcd)( 21rRRRA（1）T2的的Rc可以短路嗎？可以短路嗎？（2）什么情況下）什么情況下Ad為為“”？（3）雙端輸出時(shí)的）雙端輸出時(shí)的Ad是單端輸出時(shí)的是單端輸出時(shí)的2倍嗎？倍嗎？bebebebCMR)1 (2rRRrRKcobebi)(2RRrRR，2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出共模輸入電壓共模輸入電壓差模輸入電壓差模輸入電壓 輸入差模信號(hào)的同時(shí)總是伴隨著共模信號(hào)輸入：輸入差模信號(hào)的同時(shí)總是伴隨著共模信號(hào)輸入： 在輸入信號(hào)作用下發(fā)射極在輸入信號(hào)作

9、用下發(fā)射極的電位變化嗎？說明什么？的電位變化嗎？說明什么？2/IIcIIduuuu，2. 單端輸入雙端輸出單端輸入雙端輸出OQIcIdO2UuAuAu靜態(tài)時(shí)的值靜態(tài)時(shí)的值差模輸出差模輸出共模輸出共模輸出問題討論：問題討論：（1）UOQ產(chǎn)生的原因？產(chǎn)生的原因？（2）如何減小共模輸出）如何減小共模輸出電壓？電壓？3. 四種接法的比較：電路四種接法的比較：電路參數(shù)參數(shù)理想對(duì)稱條件下理想對(duì)稱條件下輸入方式：輸入方式： Ri均為均為2(Rb+rbe)；雙端輸入時(shí)無共模信號(hào)輸入，；雙端輸入時(shí)無共模信號(hào)輸入，單端輸入時(shí)有共模信號(hào)輸入。單端輸入時(shí)有共模信號(hào)輸入。輸出方式：輸出方式：Q點(diǎn)、點(diǎn)、Ad、 Ac、 K

10、CMR、Ro均與之有關(guān)。均與之有關(guān)。coCMRcbebLcd2 0 )2(RRKArRRRA雙端輸出：cobebebebCMRebebLccbebLcd )(2)1 (2 )1 (2)( )(2)(RRrRRrRKRrRRRArRRRA單端輸出：五、具有恒流源的差分放大電路五、具有恒流源的差分放大電路 為什么要采用電流源？為什么要采用電流源？ Re 越大，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，單端輸出時(shí)的越大，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，單端輸出時(shí)的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放大電路的性能越好。越大，差分放大電路的性能越好。 但為使靜態(tài)電流不變，但為使靜態(tài)電流不變，Re 越大，越大，VEE越大，以越大，以至于至于Re太

11、大就太大就不合理了。不合理了。 需在低電源條件下，得到趨于無窮大的需在低電源條件下，得到趨于無窮大的Re。解決方法：采用電流源！解決方法：采用電流源！五、具有恒流源的差分放大電路五、具有恒流源的差分放大電路3BEQEE2123EB32RUVRRRIII，等效電阻等效電阻為無窮大為無窮大近似為近似為恒流恒流1) RW取值應(yīng)大些？還是小取值應(yīng)大些？還是小些？些？2) RW對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響？對(duì)動(dòng)態(tài)參數(shù)的影響？3) 若若RW滑動(dòng)端在中點(diǎn)，寫滑動(dòng)端在中點(diǎn)，寫出出Ad、Ri的表達(dá)式。的表達(dá)式。2)1 (WbebcdRrRRAWbebi)1 ()(2RrRR六、差分放大電路的改進(jìn) 1. 加調(diào)零電位器加調(diào)零電位器RWdoidmd2RRRRgA2. 場(chǎng)效應(yīng)管差分放大電路場(chǎng)效應(yīng)管差分放