差分放大电路(1)

典型差分放大电路 1、典型差分放大电路的静态分析（1）电路组成（2）静态工作点的计算静态时：v s1=v s2=0， 电路完全对称，所以有I B Rs1+U BE +2I E Re=V EE 又∵ I E =（1+β）I B ∴ I B1=I B2=I B =通常Rs<<(1+β)Re ，U BE =0.7V （硅管）: I B1=I B2=I B = 因： I C1=I C2=I C =βI B 故： U CE1=U CE2=V CC －I C Rc静态工作电流取决于V EE 和Re 。

同时，在输入信号为零时，输出信号电压也为零（u o= Vc1－VC2=0），即该差放电路有零输入——零输出。

2、差分放大电路的动态分析()es BEEE R 12R U V β++-（1）差模信号输入时的动态分析如果两个输入端的信号大小相等、极性相反，即v s1=- v s2= 或 v s1- v s2= u id u id 称为差模输入信号。

在输入为差模方式时，若一个三极管的集电极电流增大时，则另一个三极管的集电极电流一定减小。

在电路理想对称的条件下，有：i c1=-i c2。

Re 上的电流为：i E =i E1+i E2=（I E1+ i e1）+（I E2+ i e2 ）电路对称时，有I E1= I E2= I E 、i e1=- i e2，使流过Re 上的电流i E =2I E 不变，则发射极的电位也保持不变。

差模信号的交流通路如图:差模信号下不同工作方式的讨论:① 双端输入—双端输出放大倍数：当输入信号从两个三极管的基极间加入、输出电压从两个三极管的集电极之间输出时，称之为双端输入—双端输出,其差模电压bes cs1o1s2s1o2o1id o ud r R R 22u u A +-==--==βv v v v v v增益与单管放大电路的电压增益相同，无负载的情况下:当两集电极c1、c2间接入负载电阻RL 时，双端输入—双端输出时的差模电压放大倍数为： 输入电阻： 输出电阻：Rod ≈2Rc ② 双端输入—单端输出 放大倍数：输入电阻：Rid=2rbe单端输出时的等效电阻为： Rod ≈Rc （2）共模输入时的动态分析如果两个输入端信号大小相等、相位相同，即： v s1=v s2=u ic 则称为共模输入信号，用u ic 表示 。

运放差分放大电路原理知识介绍文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]差分放大电路（1）对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。

特点：左右电路完全对称。

原理：温度变化时，两集电极电流增量相等，即C2C1I I ∆=∆，使集电极电压变化量相等，CQ2CQ1V V ∆=∆，则输出电压变化量0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，电路有效地抑制了零点漂移。

若电源电压升高时，仍有0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，因此，该电路能有效抑制零漂。

共模信号：大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号。

共模输入：输入共模信号的输入方式称为共模输入。

（2）对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。

差模信号：大小相等，极性相反的信号称为差模信号。

差模输入：输入差模信号的输入方式称为差模输入。

在图中，I 2I 1I 21v v v =-=， 放大器双端输出电压o v ??I v I v I v C2C1)21(21v A v A v A v v =--=-差分放大电路的电压放大倍数为可见它的放大倍数与单级放大电路相同。

（3）共模抑制比共模抑制比CMR K ：差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。

缺点：第一，要做到电路完全对称是十分困难的。

第二，若需要单端输出，输出端的零点漂移仍能存在，因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。

改进电路如图（b）所示。

在两管发射极接入稳流电阻R。

使其即有高的e差模放大倍数，又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。

在实际电路中，一般都采用正负两个电源供电，如图所示（c）所示。

差分放大电路一. 实验目的:1．掌握差分放大电路的基本概念；2．了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法；3．掌握差分放大电路的基本测试方法。

二. 实验原理:1.由运放构成的高阻抗差分放大电路图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。

差分放⼤电路6.1集成电路运算放⼤器中的电流源1．基本电流源 分压式射极偏置电路为基本电流源电路。

当三级管⼯作在放⼤区，由于射极电流仅由两分压电阻决定， 因此当负载发⽣变化（也即集电极电阻发⽣变化），输出电流（即集电极电流）保持不变，体现了恒流特性。

2．有源负载 由于电流源具有直流电阻⼩⽽交流电阻⼤的特点，因此在模拟集成电路中，常把它作为负载使⽤，称为有源负载。

3．电流源的应⽤（1）为集成运放各级提供稳定的偏置电流；（2）作为各放⼤级的有源负载，提⾼电压增益。

6.2差分式放⼤电路主要作⽤：作为多级放⼤电路的输⼊级，抑制零点漂移。

⼀、基本差分放⼤电路电路特点：由两个互为发射极耦合的共射电路组成，电路参数完全对称。

它有两个输⼊端，两个输出端，当输出信号从任⼀集电极取出，称为单端输出，⽽当从两个集电极之间取出，则称为双端输出或浮动输出。

1．差分式放⼤电路的类型：按输⼊和输出的⽅式分为：双端输⼊双端输出、双端输⼊单端输出、单端输⼊双端输出、单端输⼊单端输出。

2．静态分析 静态是指⽆外输⼊信号时电路所处的状态。

因此，在进⾏静态分析时，应把输⼊信号置零，即输⼊端短路。

共⽤电阻Re在半电路中应等效为2*Re。

3．动态分析（1）差模信号与共模信号 在讨论差分放⼤电路的性能特点时，必须先区分差模信号和共模信号这两个不同的概念，因为差分放⼤电路对差模信号和共模信号具有完全不同的放⼤性能。

⼀对任意数值的输⼊信号可以⽤差模信号和共模信号来表⽰。

通常，可以认为，共模信号是由⼀对幅值相等、极性相同的输⼊信号组成，差模信号是由⼀对幅值相等、极性相反的输⼊信号组成。

（2）垂直对称⽹络的⼆等分 垂直对称⼆端⼝⽹络，当在两输⼊端分别加上幅值相等、极性相同的信号和幅值相等、极性相反的输⼊信号时，其垂直对称线上分别等效为开路和对地短接。

这样，⼀个⼆端⼝⽹络变分解为两个半⽹络。

（3）差模信号输⼊ 将差分放⼤电路分解为两个半电路，在半电路中：双端输⼊：共⽤电阻Re短接或恒流源交流短接；单端输⼊共⽤电阻Re或恒流源开路。

差分放大电路公式(一)差分放大电路公式1. 差动增益公式•差动放大器的增益定义为差模输入电压与差模输出电压的比值：Ad = (Vout+ - Vout-) / (Vin+ - Vin-)•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Vout+和Vout-分别表示正输出与负输出的电压。

2. 共模增益公式•共模放大器的增益定义为共模输入电压与共模输出电压的比值：Ac = (Vout+ + Vout-) / (Vin+ + Vin-)•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Vout+和Vout-分别表示正输出与负输出的电压。

3. 差模增益与共模增益比值公式•增益差值定义为差动增益与共模增益的比值：CMRR = Ad / Ac•其中，CMRR表示共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio）。

4. 差模输入电阻公式•差模输入电阻定义为差模输入电压与差模输入电流的比值：Rin = (Vin+ - Vin-) / Iin•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Iin表示差模输入电流。

5. 差模输出电阻公式•差模输出电阻定义为差模输出电压变化与差模输出电流变化的比值：Rout = dVout / dIout•其中，dVout表示差模输出电压变化，dIout表示差模输出电流变化。

举例说明假设我们有一个差分放大电路，如下图所示：R1 R2Vin+ -----/\/\/\/\------|---- RL| |Vin- -----/\/\/\/\------ VoutR3 R4其中，R1、R2、R3、R4为电阻，Vin+和Vin-为正输入与负输入的电压，Vout为输出电压。

我们可以根据上述公式计算出该差分放大电路的性能指标：1.差动增益（Ad）：根据差分放大电路公式，我们可以测量Vin+和Vin-的变化，并记录Vout+和Vout-的变化，然后计算出Ad的值。

差分放大电路（1）对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。

特点：左右电路完全对称。

原理：温度变化时，两集电极电流增量相等，即C2C1I I ∆=∆，使集电极电压变化量相等，CQ2CQ1V V ∆=∆，则输出电压变化量0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，电路有效地抑制了零点漂移。

若电源电压升高时，仍有0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，因此，该电路能有效抑制零漂。

共模信号：大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号。

共模输入：输入共模信号的输入方式称为共模输入。

（2）对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。

差模信号：大小相等，极性相反的信号称为差模信号。

差模输入：输入差模信号的输入方式称为差模输入。

在图中，I 2I 1I 21v v v =-=， 放大器双端输出电压o v ??I v I v I v C2C1)21(21v A v A v A v v =--=-差分放大电路的电压放大倍数为 可见它的放大倍数与单级放大电路相同。

（3）共模抑制比共模抑制比CMR K ：差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。

缺点：第一，要做到电路完全对称是十分困难的。

第二，若需要单端输出，输出端的零点漂移仍能存在，因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。

改进电路如图（b ）所示。

在两管发射极接入稳流电阻e R 。

使其即有高的差模放大倍数，又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。

在实际电路中，一般都采用正负两个电源供电，如图所示（c ）所示。

差分放大电路一. 实验目的:1． 掌握差分放大电路的基本概念；2． 了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法； 3． 掌握差分放大电路的基本测试方法。

二. 实验原理:1. 由运放构成的高阻抗差分放大电路图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。

从图中可以看到A1、A2两个同相运放电路构成输入级，在与差分放大器A3串联组成三运放差分防大电路。

3.3 差分放大电路3.3 差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因二、长尾式差分放大电路的组成三、长尾式差分放大电路的分析四、差分放大电路的四种接法五、具有恒流源的差分放大电路六、差分放大电路的改进一、零点漂移现象及其产生的原因1. 什么是零点漂移现象：Δu I＝0，Δu O≠0的现象。

产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。

其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。

克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。

典型电路：差分放大电路零点漂移参数理想对称：R b1= R b2，R c1= R c2，R e1= R e2;T1、T2在任何温度下特性均相同。

典型电路在理想对称的情况下：1. 克服零点漂移；2. 零输入零输出。

R b是必要的吗？CEQ EQ BQ 1U I I ≈β+=，)()C2CQ2C1=∆+-∆u u u 0c IcOc=∆∆A u u ，参数理想对称时共模信号：数值相等、极性相同的的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号 T(℃)↑→I↑I C2↑→U E↑→I B1C1抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。

差模信号：数值相等，极性相反2/Id对差模信号无反馈作用。

中电流不变，即Re为什么？R∆∆L c CQ CC L c L CQ1 )(R R I V R R R U -⋅+=∥ 由于输入回路没有变化，所以I EQ 、I BQ 、I CQ与双端输出时一样。

但是U CEQ1≠ U CEQ2。

be b L c d )( 21r R R R A +⋅-=∥βco be b )(2R R r R =+=，be b L c d )( 21r R R R A +⋅-=∥βe be b L c c )1(2)( R r R R R A ββ+++-=∥)(2)1(2be b e be b CMR r R R r R K ++++=β（1）T 2的R c 可以短路吗？（2）什么情况下A d 为“＋（3）双端输出时的A d 是单端输出时的）T 2的R c 可以短路，因为输入回路对称，所以还是对称的，仅仅U CEQ1≠ U CEQ2）输出端取T2管集电极电压时下共模输入电压差模输入电压输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：2/I Ic I Id u u u u ==，I d O u A u +⋅=差模输出共模输出五、具有恒流源的差分放大电路为什么要采用电流源？R e 越大，共模负反馈越强，单端输出时的A c 越小，K CMR越大，差分放大电路的性能越好。

差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的3.3差分放大电路 3.3.1差分放大电路的工作原理一、差分放大电路的组成及静态分析1、电路组成:差分放大器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。

“对称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。

2、电路特性:(1)差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用;(2)差动放大电路对差模信号有放大作用;(3)共模负反馈电阻Re的作用:?稳定静态工作点。

?对差模信号无影响。

?对共模信号有负反馈作用:Re越大对共模信号的抑制作用越强;也可能使电路的放大能力变差。

图1(a)电路 (b)直流通路3、静态分析V,U+IR EEBEQ1EEVU,EEBEQ1I ,EREVU,EEBEQII ,,CQCQ122REU,V,IR; U,V,IRCQ1CCCQ1C CQ2CCCQ2Cu,U -U,0oCQ1CQ2二、差分放大电路的动态分析1、差模输入与差模特性u ,–u i1i2u,u –u,2uidi1i2 i1u称为差模输入电压。

idi,–ic2c1i,I+i i,I+i,I-iC1CQ1c1 C2CQ2c2CQ1c1u,V –i R,U+ uC1CCC1CCQ1o1u,V –i R,U+ uC2CCC2CCQ2o2u,u –u,2uodC1C2o1图2差分放大电路差模信号输入(a)差模信号输入 (b)差模信号交流通路uod A,,Audud1uidR,,CA ,udrbe当图(a)所示电路中，两集电极之间接有负载电阻R时， L/ R,R//(R/2)LCL /R26mV26mV,,/Lrr(1)200(1),，，,,,，，,A ,bebbudI(mA)I(mA)rEQEQbeR= 2r ; R? 2R idbeOC例1、电路如图1所示，已知V,V,12V，R=20KΩ，R=10KΩ，R=20K CCEEECLΩ，V、V的β=β=80，U=U=0.7V，r’=200Ω。

差分放⼤电路设计学习各种电流源电路及差分放⼤电路的分析⽅法。

⼀．电流源（1）镜像电流源（2）改善的镜像电流源（2）⽐例式电流源（2）微电流源⼆．差分放⼤电路差分放⼤电路就其功能来说，是放⼤两个输⼊端的信号之差。

差分放⼤电路根据连接⽅式的不同，可以分为双端输⼊双端输出、单端输⼊双端输出、双端输⼊单端输出、单端输⼊单端输出。

1. 差分放⼤电路中⼏个基本概念对任意的输⼊信号和重新写成如下形式：（1）共模信号：（2）差模信号：，综上分析：（3）差模电压增益和共模电压增益差模电压增益定义为差模输出电压与输⼊电压之⽐。

双端输出：单端输出：共模电压增益定义为共模输出电压与输⼊电压之⽐。

双端输出：单端输出：（4）共模抑制⽐差分放⼤电路的共模抑制⽐定义为差模电压增益与共模电压增益之⽐的绝对值，1. 差分放⼤电路分析与计算1. 静态分析画出直流通路，先求出IEE，再求IE=0.5IEE，Ib，Vce也可以求出来。

注意和共射级放⼤电路的分析⽅法不同，共射级放⼤电路的静态分析先求IB。

2. 动态分析差模分析：半路分析法：Ree等效接地，负载RL的中点交流接地。

增益：双端输出： ,单个共射级的电压，单端输出：，共射级输出电压的⼀半。

输⼊电阻：输⼊电阻等于单端输⼊电阻输出电阻：单端输出Rc，双端输出2Rc。

共模分析：共模电压增益双端输出：，⽤双倍元器件的代价换取了抑制零点飘移的作⽤。

单端输出：共模输⼊电阻：共模输出电阻：双端输出：单端输出：共模抑制⽐：双端输出为⽆穷⼤单端输出：分析计算即可。

单端输出时，共模交流等效时，负载RL相当于开路。

三．差分放⼤电路的设计1.实验所⽤差动放⼤器1.单电源差动放⼤电路2. 集成运放的主要参数直流参数交流参数输⼊失调电压输⼊失调电流输⼊偏置电流温度偏移开环差模电压增益差模输⼊电阻和输出电阻共模抑制⽐最⼤差模输⼊电压、最⼤共模输⼊电压开环带宽。

差分放大电路设计(一)
差分放大电路以其优良的特性，在（模拟）电路应用十分广泛，这是其原理图
我们可以按上节介绍的方法，少许改动搭积木一样把图中Rc和Re，用简单的镜像流代替，就变成了一个真正的差分放大电路，如图
电路的参数可以按照以前小节的计算方法，R2,R3是两个平衡电阻。

保证静态偏置电路一致，电路不会失调。

差分电路一般用在前置放大，所以设置的静态偏置（电流）会很小，一般采用微电流镜像流电路，本例只是演示，用最简单的镜像流。

唯一注意的是R1负载电阻，元器件的参数越一致，对称性越好，流过R1的电流就越小，R1值的变动，对差分电路影响越小。

现在我们来测试放大倍数，如图
（信号）1Kz，幅值1mv，双端输入，单端输出，大概500倍左右。