華科模電CH062差分式放大電路課件

6.2.0概述1.直接耦合放大電路可以放大直流信號#為什么一般的集成運算放大器都要采用直接耦合方式？問題1:前后級Q點相互影響。問題2:零點漂移。6.2.0概述1.直接耦合放大電路可以放大直流信號#16.2.0概述2.直接耦合放大電路的零點漂移零漂：主要原因：溫漂指標(biāo)：1、溫度變化引起，也稱溫漂。輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。溫度每升高1度時，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。2、電源電壓波動6.2.0概述2.直接耦合放大電路的零點漂移零漂：主要原2例如若第一級漂了100uV，則輸出漂移1V。若第二級也漂了100uV，則輸出漂移10mV。假設(shè)

第一級是關(guān)鍵3.減小零漂的措施用非線性元件進(jìn)行溫度補償調(diào)制解調(diào)方式。如“斬波穩(wěn)零放大器”采用差分式放大電路漂了100uV漂移10mV+100uV漂移1V+10mV漂移1V+10mV（思考題）例如若第一級漂了100uV，則輸出漂移1V。36.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)1.有關(guān)概念總輸出電壓共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)(1)差模(differentialmode)輸入vi1=-vi2=vid/2(2)共模(commonmode)輸入vi1

=vi2=vic差模電壓放大倍數(shù):共模電壓放大倍數(shù):差模信號輸出共模信號輸出6.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)1.有關(guān)概念總輸出電4結(jié)論：任意輸入的信號:vi1,

vi2，都可分解成差模分量和共模分量。注意：vi1

=vic

+0.5

vid

；

vi2=vic–0.5vid例:vi1=20mV,

vi2=10mV則：vid=10mV,vic=15mV差模分量:共模分量:兩輸入端中的共模信號大小相等，相位相同；差模信號大小相等，相位相反。共模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中相同的部分差模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中不同的部分結(jié)論：任意輸入的信號:vi1,vi2，都可分解成差模5差模輸入等效電路1.有關(guān)概念差放vid+-差放vid+-差放vic+-共模輸入等效電路差分式放大電路輸入輸出結(jié)構(gòu)示意圖+-vi1+-vi2+-vo1差放vo2+-+-vid+-vo差模輸入等效電路1.有關(guān)概念差放vid+-差放vid+-差66.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2.用三端器件組成的差分式放大電路6.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2.用三端器件組成的76.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原理特點：結(jié)構(gòu)對稱。6.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原86.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原理靜態(tài)6.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原9動態(tài)僅輸入差模信號，大小相等，相位相反。大小相等，信號被放大。相位相反。1.電路組成及工作原理差模交流通路電壓相等，電流為0ie1ie2ve電位？ie1和ie2之間的關(guān)系如何？動態(tài)僅輸入差模信號，大小相等，相位相反。大小相等，信號被放大10動態(tài)僅輸入共模信號，大小相等，相位相同。大小相等，信號被抑制。相位相同。1.電路組成及工作原理ie1ie2r0ie1和ie2之間的關(guān)系如何？動態(tài)僅輸入共模信號，大小相等，相位相同。大小相等，信號被抑制112.抑制零點漂移原理溫度變化和電源電壓波動，都將使集電極電流產(chǎn)生變化。且變化趨勢是相同的，其效果相當(dāng)于在兩個輸入端加入了共模信號。2.抑制零點漂移原理溫度變化和電源電壓波動，都將使12這一過程類似于分壓式射極偏置電路的溫度穩(wěn)定過程。所以，即使電路處于單端輸出方式時，仍有較強的抑制零漂能力。2.抑制零點漂移原理差分式放大電路對共模信號有很強抑制作用這一過程類似于分壓式射極偏置電路的溫度穩(wěn)定過程。所以13T1單邊微變等效電路vod1B1EC1RCib1vi1rbe1ib1vi1RvoRCT1RCT2ib2ib1ic2ic1vi2vod1vod2E3.主要指標(biāo)計算<A>雙入、雙出（1）差模情況T1單邊微變等效電路vod1B1EC1RCib1vi1rb14單邊差模放大倍數(shù):vod1B1EC1RCib1vi1rbe1ib13.主要指標(biāo)計算單邊差模放大倍數(shù):vod1B1EC1RCib1vi1rbe15即：總的差模電壓放大倍數(shù)為：差模電壓增益:以雙倍的元器件換取抑制零漂的能力vi1RvoRCT1RCT2ib2ib1ic2ic1vi2vod1vod2E3.主要指標(biāo)計算即：總的差模電壓放大倍數(shù)為：差模電壓增益:以雙倍的元器件換取163.主要指標(biāo)計算（1）差模情況接入負(fù)載時3.主要指標(biāo)計算（1）差模情況接入負(fù)載時173.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<B>雙入、單出接入負(fù)載時3.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<B>雙入、單出接入負(fù)載183.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<C>單端輸入ro可看作開路，等效于雙端輸入指標(biāo)計算與雙端輸入相同。3.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<C>單端輸入ro可看作193.主要指標(biāo)計算（2）共模情況<A>雙端輸出共模信號的輸入使兩管集電極電壓有相同的變化。所以共模增益3.主要指標(biāo)計算（2）共模情況<A>雙端輸出共20<B>單端輸出抑制零漂能力增強3.主要指標(biāo)計算（2）共模情況<B>單端輸出抑制零漂能力增強3.主要指標(biāo)計算（2）共21（3）共模抑制比雙端輸出，理想情況單端輸出抑制零漂能力越強單端輸出時的總輸出電壓（4）頻率響應(yīng)高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大直流信號。（3）共模抑制比雙端輸出，理想情況單端輸出抑制零漂能力越強單22例

圖示電路，設(shè)三極管的rbb’＝100，β＝100。

(1)求靜態(tài)工作點；

(2)求差模放大倍數(shù)；

(3)當(dāng)vi為一直流電壓16mV時，計算VTl，VT2集電極對地的直流電壓(忽略共模信號分量）。解(1)RE上的電壓vovi例圖示電路，設(shè)三極管的rbb’＝100，β＝100。

23(2)

差模放大倍數(shù)

9653005100100=×==beCdrRAb

(3)vi為16mV直流電壓，經(jīng)放大后為VmVvAvidO54.115361696==×==

VT1集電極電壓VvVVOCC68.854.12145.92111=×-=-=

VT2集電極電壓VvVVOCC2.1054.12145.92122=×+=+=

vovi(2)差模放大倍數(shù)9653005100100=×==24例(4)當(dāng)輸出接一個12k負(fù)載時的差模電壓增益.解：求:(1)靜態(tài)兩極直接耦合例(4)當(dāng)輸出接一個12k負(fù)載時的差模電壓增益.解：求:(25(2)電壓增益(2)電壓增益26(3)差分電路的共模增益共模輸入電壓不計共模輸出電壓時(4)(3)差分電路的共模增益共模輸入電壓不計共模輸出電壓時(4)274.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路靜態(tài)IE6IREFIo

＝IE54.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路靜態(tài)IE6I284.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路差模電壓增益（負(fù)載開路）則單端輸出的電壓增益接近于雙端輸出的電壓增益4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路差模電壓增益則單端294.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路差模輸入電阻Rid＝2rbe輸出電阻4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路差模輸入電阻304.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路共模輸入電阻

Ric＝0.5[rbe＋2(1＋β)ro5]4.帶有源負(fù)載的射極耦合差分式放大電路共模輸入電阻316.2.3源極耦合差分式放大電路1.CMOS差分式放大電路-6.2.3源極耦合差分式放大電路1.CMOS差分式放大326.2.3源極耦合差分式放大電路1.CMOS差分式放大電路雙端輸出差模電壓增益而:所以：vo16.2.3源極耦合差分式放大電路1.CMOS差分式放大336.2.0概述1.直接耦合放大電路可以放大直流信號#為什么一般的集成運算放大器都要采用直接耦合方式？問題1:前后級Q點相互影響。問題2:零點漂移。6.2.0概述1.直接耦合放大電路可以放大直流信號#346.2.0概述2.直接耦合放大電路的零點漂移零漂：主要原因：溫漂指標(biāo)：1、溫度變化引起，也稱溫漂。輸入短路時，輸出仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。溫度每升高1度時，輸出漂移電壓按電壓增益折算到輸入端的等效輸入漂移電壓值。2、電源電壓波動6.2.0概述2.直接耦合放大電路的零點漂移零漂：主要原35例如若第一級漂了100uV，則輸出漂移1V。若第二級也漂了100uV，則輸出漂移10mV。假設(shè)

第一級是關(guān)鍵3.減小零漂的措施用非線性元件進(jìn)行溫度補償調(diào)制解調(diào)方式。如“斬波穩(wěn)零放大器”采用差分式放大電路漂了100uV漂移10mV+100uV漂移1V+10mV漂移1V+10mV（思考題）例如若第一級漂了100uV，則輸出漂移1V。366.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)1.有關(guān)概念總輸出電壓共模抑制比反映抑制零漂能力的指標(biāo)(1)差模(differentialmode)輸入vi1=-vi2=vid/2(2)共模(commonmode)輸入vi1

=vi2=vic差模電壓放大倍數(shù):共模電壓放大倍數(shù):差模信號輸出共模信號輸出6.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)1.有關(guān)概念總輸出電37結(jié)論：任意輸入的信號:vi1,

vi2，都可分解成差模分量和共模分量。注意：vi1

=vic

+0.5

vid

；

vi2=vic–0.5vid例:vi1=20mV,

vi2=10mV則：vid=10mV,vic=15mV差模分量:共模分量:兩輸入端中的共模信號大小相等，相位相同；差模信號大小相等，相位相反。共模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中相同的部分差模信號相當(dāng)于兩個輸入端信號中不同的部分結(jié)論：任意輸入的信號:vi1,vi2，都可分解成差模38差模輸入等效電路1.有關(guān)概念差放vid+-差放vid+-差放vic+-共模輸入等效電路差分式放大電路輸入輸出結(jié)構(gòu)示意圖+-vi1+-vi2+-vo1差放vo2+-+-vid+-vo差模輸入等效電路1.有關(guān)概念差放vid+-差放vid+-差396.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2.用三端器件組成的差分式放大電路6.2.1差分式放大電路的一般結(jié)構(gòu)2.用三端器件組成的406.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原理特點：結(jié)構(gòu)對稱。6.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原416.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原理靜態(tài)6.2.2射極耦合差分式放大電路1.電路組成及工作原42動態(tài)僅輸入差模信號，大小相等，相位相反。大小相等，信號被放大。相位相反。1.電路組成及工作原理差模交流通路電壓相等，電流為0ie1ie2ve電位？ie1和ie2之間的關(guān)系如何？動態(tài)僅輸入差模信號，大小相等，相位相反。大小相等，信號被放大43動態(tài)僅輸入共模信號，大小相等，相位相同。大小相等，信號被抑制。相位相同。1.電路組成及工作原理ie1ie2r0ie1和ie2之間的關(guān)系如何？動態(tài)僅輸入共模信號，大小相等，相位相同。大小相等，信號被抑制442.抑制零點漂移原理溫度變化和電源電壓波動，都將使集電極電流產(chǎn)生變化。且變化趨勢是相同的，其效果相當(dāng)于在兩個輸入端加入了共模信號。2.抑制零點漂移原理溫度變化和電源電壓波動，都將使45這一過程類似于分壓式射極偏置電路的溫度穩(wěn)定過程。所以，即使電路處于單端輸出方式時，仍有較強的抑制零漂能力。2.抑制零點漂移原理差分式放大電路對共模信號有很強抑制作用這一過程類似于分壓式射極偏置電路的溫度穩(wěn)定過程。所以46T1單邊微變等效電路vod1B1EC1RCib1vi1rbe1ib1vi1RvoRCT1RCT2ib2ib1ic2ic1vi2vod1vod2E3.主要指標(biāo)計算<A>雙入、雙出（1）差模情況T1單邊微變等效電路vod1B1EC1RCib1vi1rb47單邊差模放大倍數(shù):vod1B1EC1RCib1vi1rbe1ib13.主要指標(biāo)計算單邊差模放大倍數(shù):vod1B1EC1RCib1vi1rbe48即：總的差模電壓放大倍數(shù)為：差模電壓增益:以雙倍的元器件換取抑制零漂的能力vi1RvoRCT1RCT2ib2ib1ic2ic1vi2vod1vod2E3.主要指標(biāo)計算即：總的差模電壓放大倍數(shù)為：差模電壓增益:以雙倍的元器件換取493.主要指標(biāo)計算（1）差模情況接入負(fù)載時3.主要指標(biāo)計算（1）差模情況接入負(fù)載時503.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<B>雙入、單出接入負(fù)載時3.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<B>雙入、單出接入負(fù)載513.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<C>單端輸入ro可看作開路，等效于雙端輸入指標(biāo)計算與雙端輸入相同。3.主要指標(biāo)計算（1）差模情況<C>單端輸入ro可看作523.主要指標(biāo)計算（2）共模情況<A>雙端輸出共模信號的輸入使兩管集電極電壓有相同的變化。所以共模增益3.主要指標(biāo)計算（2）共模情況<A>雙端輸出共53<B>單端輸出抑制零漂能力增強3.主要指標(biāo)計算（2）共模情況<B>單端輸出抑制零漂能力增強3.主要指標(biāo)計算（2）共54（3）共模抑制比雙端輸出，理想情況單端輸出抑制零漂能力越強單端輸出時的總輸出電壓（4）頻率響應(yīng)高頻響應(yīng)與共射電路相同，低頻可放大直流信號。（3）共模抑制比雙端輸出，理想情況單端輸出抑制零漂能力越強單55例

圖示電路，設(shè)三極管的rbb’＝100，β＝100。

(1)求靜態(tài)工作點；

(2)求差模放大倍數(shù)；

(3)當(dāng)vi為一直流電壓16mV時，計算VTl，VT2集電極對地的直流電壓(忽略共模信號分量）。解(1)RE上的電壓vovi例圖示電路，設(shè)三極管的rbb’＝100，β＝100。

56(2)

差模放大倍數(shù)

9653005100100=×==beCdrRAb

(3)vi為16mV直流電壓，經(jīng)放大后為VmVvAvidO54.115361696==×==

VT1集電極電壓VvVVOCC68.854.12145.