差分放大电路的四种接法

(3) 差分电路的共模增益
Avc2 β2 ( Rc2 // Ri2 ) 0.3 rbe Rb1 (1 β2 )2( Re1 Re2 )
1 1 vic (vi1 vi2 ) (5mV 0) 2.5mV 2 2
共模输入电压
vO vO2 Av 2 ( Avd2 vid Avc2 vic ) Av 2 [50 5 ( 0.3) 2.5] ( 3.9) 972mV
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
Ri 2( Rb rbe )，Ro Rc
1.双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
( Rc ∥ RL ) Ac Rb rbe 2(1 ) Re
1 ( Rc ∥ RL ) Ad 2 Rb rbe
例如
假设
Au1 = 100, Au2 = 100 Au = 10000
Rb1
Rc1 T1 Re1
Re2 T2
+ VCC + uo
若输出有1 V的漂移 + 电压 。 ui — 则等效输入有100 uV的漂移电压 等效 100 uV
- VEE
漂移 1V
3. 减小零漂的措施 用非线性元件进行温度补偿
采用差动放大电路
求: (1) I C 3、 I C2、 I E、 VCE3、 VCE2
及 Re2的 值; ( 2) Av Avd2 Av 2 ; ( 3)当 vi 5mV 时 ，vO ?
(4)当输出接一个12k负载 时的差模电压增益. 0 ( 12V ) 解： (1)静态 I C3 1mA Rc3
问题讨论： （1）UOQ产生的原因？ （2）如何减小共模输出 电压？ 静态时的值 测试: 差模输出

差分接法:差分放大电路（图3.8a.4）的输入信号是从集成运放的反相和同相输入端引入，如果反馈电阻RF等于输入端电阻R1 ，输出电压为同相输入电压减反相输入电压，这种电路也称作减法电路。

图3.8a.4 差分放大电路差分放大器如图所示，通过采用两个输入，该差分放大器产生的输出等于U1和U2之差乘以增益系数运算放大器的单电源供电方法梦兰大部分运算放大器要求双电源(正负电源)供电，只有少部分运算放大器可以在单电源供电状态下工作，如LM358(双运放)、LM324(四运放)、CA3140(单运放)等。

需要说明的是，单电源供电的运算放大器不仅可以在单电源条件下工作，也可在双电源供电状态下工作。

例如，LM324可以在、+5～+12V单电源供电状态下工作，也可以在+5～±12V双电源供电状态下工作。

在一些交流信号放大电路中，也可以采用电源偏置电路，将静态直流输出电压降为电源电压的一半，采用单电源工作，但输入和输出信号都需要加交流耦合电容，利用单电源供电的反相放大器如图1(a)所示，其运放输出波形如图1(b)所示。

该电路的增益Avf＝－RF／R1。

R2＝R3时，静态直流电压Vo(DC)＝1／2Vcc。

耦合电容Cl和C2的值由所需的低频响应和电路的输入阻抗(对于C1)或负载(对于C2)来确定。

Cl及C2可由下式来确定：C1＝1000／2πfoRl(μF)；C2＝1000／2πfoRL(μF)，式中，fo是所要求最低输入频率。

若R1、RL单位用kΩ，fO用Hz，则求得的C1、C2单位为μF。

一般来说，R2＝R3≈2RF。

图2是一种单电源加法运算放大器。

该电路输出电压Vo＝一RF(V1／Rl十V2／R2十V3／R3)，若R1＝R2＝R3＝RF，则Vo＝一(V1十V2十V3)。

需要说明的是,采用单电源供电是要付出一定代价的。

它是个甲类放大器，在无信号输入时，损耗较大。

思考题(1)图3是一种增益为10、输入阻抗为10kΩ、低频响应近似为30Hz、驱动负载为1kΩ的单电源反相放大器电路。

2 (RBrbe)
双端输入 单端输出
1 (Rc / / RL )
2 RB rbe
2 (RBrbe)
单端输入 双端输出
(R / / RL )
C
2
RB rbe
2 (RBrbe)
Ro
2 Rc
Rc
2 Rc
K★CM输R 入电 ★双端输
阻较∞单很管高放大
电
路大；RE较高 是单r端be 输出的2倍
。
∞
很高
双端输入 单端输出
1 (Rc / /RL)
2 RB rbe
单端输入 双端输出
(RC / / RL )
2
RB rbe
单端输入 单端输出
1 (Rc / / RL)
2 RB rbe
Ri★d 差模放大2倍(R数B 只rbe与) 输出方2式(R有B
2 (RBrbe)
2 (RBrbe)
关Rrbe★；o )双端输出时2，RcAd 与单管 Au 基R本c 相同；
差分放大电路的四种接法
差分放大电路的四种接法
RB + ui1 –
RC +
– RC
uo1 uo2
T1
T2
RE –VEE
+VCC 四种工作方式：
RB
+ ui2 –
双端输入双端输出（双入双出） 双端输入单端输出（双入单出） 单端输入双端输出（单入双出） 单端输入单端输出（单入单出）
差分放大电路的四种接法
（1）静态分析
+VCC
RB + ui1 –RCຫໍສະໝຸດ +RL uo
T1
–
RE
RC T2
–VEE

+VCC
差模输出电阻
Rod = 2RC
第 3 章 放大电路基础
已知： 例 3.3.1 已知：β = 80，r′bb = 200 Ω，UBEQ = 0.6 V，试求： ，′ ，试求：
10 kΩ Ω RC u
od
+12V Ω RC10 kΩ
20 kΩ Ω
ui1 V 1
20 kΩ REE Ω
ui2 [解] V2 (1) ICQ1 = ICQ2 ≈ (VEE – UBEQ) / 2REE )
ui2
VEE
+VCC
ICQ1
V1
uo UCQ1 UCQ2 IEQ1 IEQ2 IEE
VEE REE
RC
RC
ICQ2
V2
VEE
直流通路
第 3 章 放大电路基础
二、动态分析
uod uC1 uC2
REE VEE RC
1. 差模输入与差模特性 +VCC 差模输入 ui1 = – ui2 大小相同 极性相反 RC 差模输入电压 uid = ui1 – ui2 = 2ui1 i 使得： 使得：c1 = – ic2 uo1 = – uo2 = uo1 – ( – uo2) = 2uo1
R1
R2
R3
二极管温度补偿
多路电流源
VCC − U BE1 I REF ≈ R + R1 UBE1 ≈ UBE2
I 0 ≈ I REF
R1 R2
R1 I 02 ≈ I REF R2 R1 I 03 ≈ I REF R3
第 3 章 放大电路基础
3. 镜像和微电流源
+VCC R
V1
IREF
V2
R I0

这个问题是这样的：差分放大电路四种接法中的，双端输入单端输出的情况图1 为原始接线图 图2 为图1的直流通道直流通道中的Vcc ’和Rc ’是利用戴维宁定理进行变化得出的等效电源和电阻，表达式为 L L'R R R R R //R C C C Cc C C LV V '=+= 请问这2个表示式是如何让推导出来de?解：对于直流量来说，I B1=I B2，I C1=I C2，但是由于集电极电路不对称，因此两个管子的集电极电压不等。

等效电路就是变换前后电路外部特性不变，故有111C C C Q C C C Q C Q CCLV U V U U R R R '--=-'对上式右边通分，整理后得()1111111C C C Q C C C Q C Q L C C L C Q C C Q CCLC LLC C C Q L C C L C C Q L CC L C LL CV U V U U R V R U R U R R R R R R V U R V R R U R R R R R R R R '----=-='--++==+即11LC C C Q C C C Q L CC L CL CR V U V U R R R R R R R -'-+='+比较等式两边对应项，故有,C L L C C C C CL CL CR R R V V R R R R R ''==++。

VCC
ICQ (Rc
∥ RL )
UCQ2 VCC ICQ Rc
1、 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
Ad
1 2
(Rc ∥ RL ) Rb rbe
Ri 2(Rb rbe )，Ro Rc
1、 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
Ad
1 2
(Rc ∥ RL ) Rb rbe
Ac
Rb
2、单端输入双端输出
在输入信号作用下发射极 的电位变化吗？说明什么？
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：
uId uI，uIc uI / 2
2、单端输入双端输出
问题讨论：
1、UOQ产生的的原因？ 2、如何减小共模输出 电压？
静态时的值
uO
Ad
uI
Ac
uI 2
改进后的差分放大电路，在差模信号作用下，流经Re 的电流变化为0，Re对差模信号没有反馈作用，相当 于短路，可以提高对差模信号的放大能力
对电路进一步简化，并实现信号源和电源的共 地得到经典的长尾式放大电路
电路参数理想对称
在理想对称的情况下： 1、克服零点漂移； 2、零输入零输出。
三、长尾式差分放大电路的分析
2(Rb rbe )
Ac
Rb
(Rc ∥ RL ) rbe 2(1 )Re
KCMR Ro 2Rc
K CMR
Rb
rbe 2(1 )Re
2(Rb rbe )
Ro Rc
五、具有恒流源的差分放大电路
为什么要采用电流源？
Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac 越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好。
BQ

iE1 I
iE2
VT3
E I
RE
RB2
－VEE
思考：恒流源的恒定电流I如何求取？对差模输入信号， E点电位=？分析电路时，调零电位器RP如何处理？
讨论一
若uI1=10mV，uI2=5mV，则uId=？ uIc=？
uId uI1 uI2
uIc
uI1
2
uI2
uId=5mV ， uIc=7.5mV
⑤共模抑制比
注意：只要是单出电 路，不管输入方式如 何，如果有共模输入 信号，Ac的分析方法
KCMR
Ad Ac
Rb rbe 2(1 )Re
2 Rb rbe
完全相同。 总结四种
Re
Ac
KCMR
性能越好 电路特点
4.3.4 改进型差分放大电路
一、 问题的提出
如何提高共模抑
若电路参数理想对称，则对于双出电路
2 Rb rbe
②输入电阻
Ri=2(Rb+rbe)
③输出电阻
Ro=Rc
④共模放大倍数
因为双入电路无共模输入信号， 所以一般不必求Ac。
双端输入单端输出问题讨论：
Ad
1 2
(Rc∥RL ) Rb rbe
Ri 2(Rb rbe )，Ro Rc
（1）T2的Rc可以短路吗？ （2）什么情况下Ad为“＋”？ （3）双端输出时的Ad是单端输出时的2倍吗？
制比？
Ac=0，KCMR=∞
对于单出电路
Ac
uOc uIc
Rb
(Rc // RL ) rbe 2(1 )Re
若Re=∞，则 Ac=0， KCMR=∞
调零电位器 实现0入0出
二、 恒流源差分放大电路的实现

26 I EQ
200
5 7 .5 9
81 26 0 .2 8 5
7 5 8 9 7 .5 9 K
80
5 2 .7
R L 1 0 / /1 0 5 K
R id 2 rb e 2 7 .5 9 1 5 .2 k R od 2 RC 2 0 K
0CC
RC I CQ1
1 2 1 0 0 .2 8 5 9 .1 5(V )
rb e 2 0 0 (1 )
( 2 ) Au d R L RC / / 1 2 RL rb e
ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V) ui2 = 0.99 = 1.00 – 0.01 (V) uid = u i1 – u i2= 1.01 – 0.99 uic = (ui1+ ui2 ) / 2 =1（V）
u i 1 u ic 1 2 u d ; u i 2 u ic 1 2 u id
I CQ1 I CQ 2
U CQ1 VCC RC I CQ1 U C Q 2 V C C R C I C Q 2 是集电极对地电位值！
（二）动态分析 1. 差模输入与差模特性 差模输入：差分放大电路的两个输入信号大小相等，极性相反。 差模电压放大倍数：差模输出电压uod与差模输入电压uid的比值。 差模输入电阻：从放大电路两个输入端看进去所呈现的等效电阻。 差模输出电阻：差分放大电路两管集电极之间即输出端看进去的对 差模信号所呈现的电阻。
ic1
ic2
IE
IE
REE:静态时：流过两倍的IE,对单边来讲相当于串接了2REE。 动态时：ui1引起ie增加，而ui2引起ie减小，一增一减，在RE上不

be
单入双 出电路
Ad
( Rc //
RL 2(R +r ) b be 2 ) Rb rbe
Ro=2Rc
Ac 0
c L
1 ( Rc // RL) 2(Rb+rbe ( R // R ) 单入单 Ac Ad Ro=Rc Rb r 2(1 ) Re ) 2 Rb rbe 出电路
uOc ( Rc // RL ) 1 ( Rc // RL) Ac Ad uIc Rb rbe 2( 1 ) Re 2 Rb rbe
KCMR
Ad Rb rbe 2(1 ) Re Ac 2( Rb rbe)
3、单端输入双端输出电路
VEE UBEQ IEQ 2 Re
IBQ IEQ 1
UCEQ UCQ UEQ VCC ICQRc UBEQ
2）对共模信号的抑制作用：
uI 1 uI 2
差分电路对共模信 号有很强的抑制作用。 在电路参数理想对称 的情况下，Ac=0。
3） 对差模信号的放大作用
I 2 IB 3
R2 UB 3 VEE R1 R 2
UB 3 UBE 3 IC 3 IE 3 R3 IC 3 IEQ1 IEQ 2 2
例:电路参数理想对称，T的β均为50，rbb΄=100Ω， UBEQ≈0.7V。试计算RW滑动端在中点时，T1管和T2管 的发射极静态电流IEQ，以及动态参数Ad和Ri。
6.1.2 反馈的判断
一、有无反馈的判断
(a) 没有连接输入 与输出端的通路， 即：无反馈通路， 电路无反馈。
6.1.2 反馈的判断
一、有无反馈的判断
If

结论
并联式差分放大电路在某些应用场景下是一个简单但有效的选择。
共模反馈式差分放大电路
1 应用场景
适用于需要抑制共模干扰的应用，比如传感器信号放大和精密测量。
2 电路特点
共模反馈可以大幅减小输出的共模幅度，提高信号的可靠性和精确性。
3 结论
共模反馈式差分放大电路在对共模噪声抑制要求较高的电子工程中重要的建模工具和设计模块，希望本演示能帮助 您更好地了解差分放大电路及其应用。
差模反馈式差分放大电路
应用场景
适用于需要较大放大倍数和高线 性度的应用，如音频放大器和测 量设备。
电路特点
通过差模反馈可以减小非线性失 真，提高放大电路的线性度和稳 定性。
结论
差模反馈式差分放大电路在对线 性度要求较高的应用中非常常见 且有效。
变压器耦合式差分放大电路
1
应用场景
适用于需使用高压和低压信号同时进行放大的应用，如音频放大器和无线电通信。
进行适当的封装和屏蔽，以提高电路的抗干扰能 力。
进行仿真和测试，验证电路设计的性能和可靠性。
总结
1 灵活性
2 性能
差分放大电路有多种接法， 可以根据应用需求进行选 择和调整。
各种接法各有特点，能满 足不同应用场景的放大要 求。
3 应用广泛
差分放大电路在音频放大 器、信号处理和通信领域 中得到广泛应用。
差分放大电路四种接法
差分放大电路是一种常用的电路拓扑结构，包括四种常用接法：并联式、共 模反馈式、差模反馈式和变压器耦合式。本演示将详细介绍这些接法的应用 场景、特点和结论。
并联式差分放大电路
应用场景
适用于需要高增益、低噪声的信号放大，比如音频放大器和通信设备。
电路特点

c
同相
10
第四章 集成运算放大电路
重点： 一、集成运放的组成及各部分的作用和特点 二、集成运放的电压传输特性 三、集成运放中基本电流源的工作原理 四、集成运放的主要参数及选用
11
§4.1 概述
一、集成运放的特点
1、直接耦合方式，充分利用管子性能良好的一致 性采用差分放大电路和电流源电路。 2、用复杂电路实现高性能的放大电路，因为电路 复杂并不增加制作工序。 3、用有源元件替代无源元件，如用晶体管取代难 于制作的大电阻。 4、采用复合管。
7
2、消除交越失真的互补输出级
▪ 对偏置电路的要求：有合适的Q点，且动态损失尽可能小。
▪ 如果信号为零时两只管子处于临界导通或微导通，那么当 有信号输入时两只管子中至少有一个导通，因而消除了交 越失真。
静 态UB ： 1B2UD1UD2
动 态ub： 1ub2ui
若I
＞
2
＞I
，
B
则
U B1B2
R3＋R4 R4
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
14
12
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
13
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
静态时T1、T2均截止，UB= UE=0
6
1、互补电路 1) 基本电路 动态
ui正半周，电流通路为

第5章 差分放大电路内容提要：本章介绍差分放大电路，包括差分放大电路的组成、差分放大电路的输入和输出方式、差分放大电路的静态计算和动态计算。

概述差分放大电路（简称差放）就其功能来讲，是放大两个输入信号之差。

由于它具有优良的抑制零点漂移的特性，因此成为集成运放的要紧组成单元。

在电子仪器和医用仪器中经常使用差分放大电路做信号转换电路，将双端输入信号转换为单端输出或将单端输入信号转换为双端输出。

5.1.1 差分放大电路的组成差分放大电路是一种对称结构的放大电路，差分放大电路是由两个特性相同的三极管VT 1、VT 2组成的对称电路，两部份之间通过射极公共电阻R e 耦合在一路。

在差分放大电路的电路图（图5-1-1）中。

R s1、R s2为VT 1、VT 2确信适合的静态工作点。

采纳双电源供电形式，可扩大线性放大范围。

差分放大电路的电路如图5-1-1所示。

+-i1u i2u图5-1-1 差分放大电路差分放大电路是对称电路。

对称电路的含义是两个三极管VT 1、VT 2的特性一致，电路参数对应相等。

即βββ==21BE BE2BE1U U U == be be2be1r r r ==c c21c R R R ==s s21s R R R == 5.1.2 差分放大电路的输入和输出方式差分放大电路一样有两个输入端：反相输入端和同相输入端，如图5-1-1所示。

在输入端A 输入极性为正的信号u i1，输出信号u o 的极性与其相反，称该输入端A 为反相输入端。

在输入端B 输入极性为正的信号i2u ，而输出信号u o 的极性与其相同，称该输入端B 为同相输入端。

极性的判定以图中确信的正方向为准。

信号从三极管的两个基极加入称为双端输入；信号从三极管的一个基极对地加入称为单端输入。

差分放大电路一样有两个输出端：集电极C 1和集电极C 2。

从集电极C 1和集电极C 2之间输出信号称为双端输出，从一个集电极对地输出信号称为单端输出。

一文看懂差分放大电路的接法大全什么是差分放大电路差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。

但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。

差分放大电路：按输入输出方式分：有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。

按共模负反馈的形式分：有典型电路和射极带恒流源的电路两种。

（a）射极偏置差放（b）电流源偏置差放差放有两个输入端子和两个输出端子，因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。

双端输入时，信号同时加到两输入端；单端输入时，信号加到一个输入端与地之间，另一个输入端接地。

双端输出时，信号取于两输出端之间；单端输出时，信号取于一个输出端到地之间。

因此，差分放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。

上面两个电路均为双端输入双端输出方式。

（a）电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻，或称射极耦合电阻，它实际上就是在工作点稳定电路中植入的射极电阻，只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re，所以经它的作用是稳定静态工作点，对零漂做进一步的抑制。

电阻Re常用等效内阻极大的恒流源I0来代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。

负电源-用来补偿射极电阻Re两端的直流压降，以避免采用电压过高的单一正电源+，并可扩大输出电压范围，使两基极的静态电位为零，基极电阻Rb通常为外接元件，也可不用，其作用是限制基极静态电流并提高输入电阻。

差分放大器工作状态上图a电路，是输入信号IN1=IN2的状态。

（1）因输入端的“虚断”特性，同相输入端为高阻态，其输入电压值仅仅取决于R1、R2分压值，为2V。

同相输入端的2V电压可以看作成为输入端比较基准电压；（2）因两输入端的“虚短”特性，可进而推知其反相输入端，即R3、R4串联分压电路，其b点=a点=2V。

全差分放大器单位增益接法全差分放大器(Unit-Gain Differential Amplifier)是一种常见的电子电路，用于放大微弱的差分信号。

它的特点是具有单位增益，即输入和输出之间的电压增益为1。

本文将介绍全差分放大器的工作原理、应用领域以及设计要点。

一、工作原理全差分放大器由两个差分放大器组成，分别为正相放大器和负相放大器。

它们通过相同的输入信号源来产生差分信号，并通过负反馈来实现单位增益。

正相放大器将差分信号的一个输入端连接到信号源，另一个输入端连接到地，输出端连接到负相放大器的一个输入端。

负相放大器将差分信号的一个输入端连接到信号源，另一个输入端连接到正相放大器的输出端，输出端连接到负载。

通过这样的连接方式，正相放大器和负相放大器之间形成了反馈回路。

在工作时，输入信号经过正相放大器放大后，在反馈回路中形成一个反向信号，通过负相放大器放大后再反馈到正相放大器。

经过多次放大和反馈，最终实现了单位增益。

二、应用领域全差分放大器广泛应用于模拟信号处理和数据转换领域。

它在模拟信号处理中常用于放大传感器信号、滤波和增益控制等。

在数据转换中，全差分放大器常用于模数转换器(ADC)和数模转换器(DAC)中，用于放大和处理输入和输出信号。

三、设计要点1. 选择合适的放大器芯片：选择具有低噪声、高增益和高输入阻抗的差分放大器芯片，以满足设计要求。

2. 设置合适的偏置电流：通过合适地设置放大器的偏置电流，可以提高放大器的线性度和稳定性。

3. 选择合适的反馈电阻：反馈电阻的选择对全差分放大器的增益和带宽有重要影响。

需要根据具体应用需求选择合适的数值。

4. 保持良好的布局和屏蔽：在设计电路时，需要注意良好的布局和屏蔽，以减少电路中的干扰和噪声。

5. 考虑功耗和供电电压：在设计全差分放大器时，需要考虑功耗和供电电压的限制，以满足实际应用的需求。

总结全差分放大器是一种重要的电子电路，在模拟信号处理和数据转换领域有着广泛的应用。