7.3基本差动放大电路及其特征

差动放大电路的特点
一、差动放大电路的特点
差动放大电路是一种特殊的电路，它和简单放大电路截然不同，具有其独特的特点：
1、对输入的信号特性不敏感。

差动放大电路可以有效地屏蔽外部干扰信号，并且不受输入信号的幅度和频率变化的影响，只要输入的信号可以被正确检测，即可实现足够的增益放大，即使是微弱的信号也可以被放大，具有较好的信号特性。

2、可以实现较高的增益和准确的电平检测。

差动放大电路可以实现较高的增益，使得输出信号的幅度随输入信号的增大而大幅度增大，同时还能够精确的检测输入信号的电平，这样可以有效地排除外部干扰信号。

3、无负反馈，提高系统的稳定性。

差动放大电路不存在负反馈，可以提高电路系统的稳定性，极大减少了由于负反馈造成的电路不稳定性，而且可以保证外部环境的稳定性。

4、体积小，发射功率低，运行稳定性高。

差动放大电路体积小，发射功率低，运行稳定性高，可以大大降低芯片的耗能，同时减少电路板的占用空间，提高其稳定性和效率。

五、结论
从上面的描述可以看出，差动放大电路对输入信号的特性不敏感，
可以实现较高的增益和准确的电平检测，无负反馈，体积小，发射功率低，运行稳定性高，是一种非常有用的电路。

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，图7-4 最简单的差动放大电路C2，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= -ui2 ,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。

，导致集电极电位下降T2管的集电极电流减小，导致集电极电位升高(，由于 = ，若其输出电压为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。

什么是差动放⼤电路？
1、基本差分放⼤电路
(1)　基本结构
差分放⼤电路是由对称的两个基本放⼤电路，通过射极公共电阻耦合构成的，如图1所⽰。

对称的含义是两个三极管的特性⼀致，电路参数对应相等，具有相同的静态⼯作点。

图1差动放⼤原理电路
(2) 电路抑制零点漂移
当环境温度变化引起两管集电极电流都发⽣变化时，两管集电极电位亦随之改变，使每管的输出都产⽣了零点漂移。

由于电路的对称性，两者的漂移是同向的，即同时增⼤或同时减⼩，且增量也相等，因此，在输出端将互相抵消⽽被完全抑制，使输出u0维持原值⽽为零。

(3)三类输⼊信号——共模、差模、任意输⼊
共模输⼊信号是指在两个输⼊端加上幅度相等，极性相同的信号，即ui1=ui2，uo=0;
差模输⼊信号是指在两个输⼊端加上幅度相等，极性相反的信号，即ui1=-ui2,uo=ΔVc1-ΔVc2
差分放⼤电路仅对差模信号具有放⼤能⼒，对共模信号不予放⼤。

任意输⼊信号是指在两个输⼊端加⼊任意⼤⼩和极性的输⼊信号。

任意输⼊信号可以分解为⼀对共模信号和⼀对差模信号的组合。

差放电路的主要技术指标：电压放⼤倍数和共模抑制⽐。

双端输出时，差模电压放⼤倍数与单管放⼤时相等，单端输出则为单管放⼤的⼆分之⼀;双端输出时，共模电压放⼤倍数，理想情况系下为零，单端输出时，共模电压放⼤倍数很⼩。

放大电路的基本形式及其特点放大电路是一种可以将输入信号放大的电路，常见于各种电子设备中，具有广泛的应用。

放大电路的基本形式主要包括共射放大电路、共基放大电路和共集放大电路，它们各有不同的特点和应用。

首先是共射放大电路，它使用晶体管的基极作为输入端，发射极作为输出端。

这种放大电路的特点是电压增益高、电流放大倍数低，输入电阻较低，输出电阻较高。

共射放大电路适用于需要高电压增益但负载要求不高的应用场合，例如音频放大器、电视机和电子测量设备等。

然而，共射放大电路也存在一些缺点，如频率响应较差和输出波形失真等。

其次是共基放大电路，它使用晶体管的发射极作为输入端，基极作为输出端。

共基放大电路的特点是电流增益高、电压放大倍数低，输入电阻较低，输出电阻较高。

共基放大电路适用于需要高电流增益但负载要求不高的应用场合，例如射频放大器、天线驱动器和振荡器等。

与共射放大电路相比，共基放大电路的频率响应较好，对于高频信号放大更适用，但功率损耗较大。

最后是共集放大电路，它使用晶体管的基极作为输入端，集电极作为输出端。

共集放大电路的特点是电压增益低、电流放大倍数高，输入电阻和输出电阻均较高。

共集放大电路适用于需要低电压增益但负载要求较高的应用场合，例如电压跟随器和功率放大器等。

与前两种放大电路相比，共集放大电路的频率响应和输入总功率都较高，但电压增益较低。

总的来说，放大电路是电子设备中不可或缺的组成部分，不同的放大电路形式适用于不同的应用场合。

通过选择合适的放大电路形式，可以达到最佳的信号放大效果。

实验六差动放大电路一、实验目的1．熟悉差放大电路的结构和性能特点。

2．掌握差动放大器的测试方法。

二、原理说明1．差动放大电路的主要特点差动放大电路广泛地应用于模拟集成电路中，它具有很高的共模抑制比。

诸如由电源波动、温度变化等外界干扰都会引起工作点不稳定，它们都可以看作是一种共模信号。

差动放大电路能抑制共模信号的放大，对上述变化有良好的适应性，使放大器有较高的稳定度。

图5-1为差动放大电路，它采用直接耦合形式，当电路①、②两点相连时是长尾式差动放大电路：当电路①、③两点相连时是恒流源式差动放大电路。

在长尾式差动放大电路中抑制零漂的效果和R E的数值有密切关系。

因此R E也成为共模反馈电阻，R E愈大，效果愈好。

但R E愈大，维持同样工作电流所需要的负电压V EE也愈高。

这在一般情况下是不适合的，恒流源的引出解决了上述矛盾。

在三极管的输出特性曲线上，有相当一段具有恒流源的性质，即当U CE变化时，I C电流不变。

图5-1中VT3管的电路为产生恒流源的电路，用它来代替长尾R E，从而更好地抑制共模性质的变化，提高了共模抑制比。

2. 动放大电路的几种接法差动放大电路的输入端，有单端和双端两种输入方式；其输出端，有单端和双端两种输出方式。

电路的放大倍数只与输出方式有关，而与输入方式无关。

故实验内容中我们不再做双端输入方式。

（1）单端输入：信号电压u i仅由VT1管A端输入，而VT2管B端接“地”。

（2）单端输出：VT1管单端输出（u o1），取自VT1管的集电极对“地“电压，输入u i与输出信号u o1相反；VT2管单端输出（u o2），取自VT2管的集电极对”地“电压，输入与输出信号同相。

单端输出的放大倍数是单管放大的一半。

图5-1 差动放大电路(3) 双端输出：为VT1管与VT2管集电极之间的电压。

但因晶体管毫伏表测量信号时，它的黑夹子只能接“地”。

所以测量时分别对“地”测出u o1和u o2，再进行计算（u o=u o1-u o2）。

差动放大电路原理介绍内部编号：（YUUT-TBBY-MMUT-URRUY-UOOY-DBUYI-0128）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 = -ui2 ,这种输入方式称为差模输入。

差分放大电路特点
差分放大电路是一种常见的电路结构，它的特点是能够放大两个输入信号之间的差异。

这种电路结构可以应用于许多领域，如信号处理、音频放大、传感器信号处理等。

差分放大电路的特点之一是具有高增益和高共模抑制比。

这意味着它可以放大微小的差异信号，并抑制输入信号中的共模噪声。

另一个特点是具有高输入阻抗和低输出阻抗，这使得它可以与其他电路连接，并且不会对前级电路产生影响。

差分放大电路还具有良好的线性性能和稳定性能。

它可以提供高精度的放大，而且不会因为温度变化或其他环境因素而产生变化。

差分放大电路还可以通过调整电路参数来实现不同的放大倍数和带宽。

差分放大电路是一种非常实用的电路结构，它具有高增益、高共模抑制比、高输入阻抗、低输出阻抗、良好的线性性能和稳定性能等特点。

这些特点使得它在许多领域都有广泛的应用。

差动放大电路教学目的：1、掌握基本差动放大电路的组成、工作原理、静态工作情况的分析2、掌握恒流源差动放大电路的组成、工作原理、静态工作情况的分析教学重点、难点：差动放大电路对差模信号的放大作用，对共模信号的抑制作用教学内容：1直接耦合放大器存在的问题1.1前后级静态工作点的相互影响在直接耦合放大器中，由于级与级之间无隔直（流）电容，因此各级的静态工作点相互影响，从而要求在设计电路时，合理安排，使各级都有合适的静态工作点。

1.2零点漂移若将直接耦合放大器的输入端短路（ui=0）,理论上讲，输出端应保持某个固定值不变。

然而，实际情况并非如此，输出电压往往偏离初始静态值，出现了缓慢的、无规则的漂移，这种现象称为零点漂移。

2基本差分放大电路2.1电路组成2.2工作原理输入信号为零,即U i1=U i2=0,放大电路处于静态,由于电路完全对称,由下式可知对共模信号具有抑制作用•1|BQ1=|BQ2=| BQ |EQ1 = |EQ2=|EQ |CQ1 = |CQ2=|CQU CQI =U CQ 2=U CC — |CQ R CU o = U CQ1— U C Q2=02.3静态工作点的计算当输入信号为零时，放大电路的直流通路如图所示，由基极回路可得直流 电压方程式为2.4动态性能分析（1） 输入信号的类型1、 差模输入信号在放大器两输入端分别输入大小相等、 相位相反的信号，即U i1=-U i2时，差模 输入信号用U id 来表示。

2、 共模输入信号在放大器两输入端分别输入大小相等、 相位相同的信号，即U i1=u i2时，共模 输入信号常用U ic 来表示。

U i1=-U i2=1/2U id U i1=U i2=U ic3、 输入任意大小信号不敷出在放大器两输入端分别输入大小不相等时，将其分解成差模信号和共模信 号。

U id = U i1-U i2 UiC =1/2（ U i1+U i2）（2） 对差模信号的放大作用当从两管集电极取电压时，其差模电压放大倍数表示为PRC _ r be R b 当在两个管子的集电极接上负载 R L 时, R 「R C 〃（ R L /2）| BQ R b U BEQ ' | Re R e 二 U EEEQ 1 BQ 2 EEBEQEQ 1 EQ 2 CQ 1 CQ 2 BQ 1 BQ 2CEQ 1 2R e 2R eEQ 1 CQCEQ 2 U CC U EE |C Q1（R C 2R e） U id J 1U i2 2U 1 A ud = R L r be R br od2 R C2(3) 对共模信号的抑制作用A 二 U oc _ u °c1 一 u °c2 _ o "U lc U lc(4) 衡量差动放大电路的性能指标 一共模抑制比 实际应用中，差动放大电路两输入信号中既有差模信号成分, 入成分，此时可利用叠加原理来求总的输出电压。