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差动放大电路(课件)知识讲解

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第13讲--差动放大电路课件

第13讲--差动放大电路课件

+ T1 RC1 uBE1
－ iE1
RS2 －
+ uod －
+
+
uo1
uo2
－
－
RE iE
iC2
iB2 T2
RC2
+
uBE2 －
iE2
❖ 由三极管e极电流与e极电压指数关系，电流方程：
iC1
iE1＝I ES
exp( u BE1 UT
)
iE iE1 iE2 iC1 iC2
iC 2
iE2＝I ES
2024/10/10
电子电路基础
第十三讲 差动放大电路 （1）
1
主要内容
7.1 基本电路及特征分析 7.2 双端输入、单端输出差动放大电路旳特征 7.3 单端输入、双端输出差动放大电路旳特征 7.4 单端输入、单端输出差动放大电路旳特征 7.5 有源偏置差动放大电路
2
零点漂移
❖ 放大电路无输入时，还有缓慢变化旳电压 输出旳现象为零点漂移
(2)先求rbe,再用前述公式
rbe
rbb
UT ICQ
134 100 26 1.1
2.5(k)
ASD
RC1 //( RL / 2)
RS1 rbe1
100 5 // 5 71
1 2.5
VCC
iC1
iC2
RC1
RL
RC2
Ri 2(RS1 rbe1)
2 (1 2.5) 7(k)
❖ 增大发射极电阻RE旳阻值，线性范围增大
uo1, uo2
uo2
uodm
uo1
RE 小
RE 大
uid
0
电压传输特性

差动放大电路(

差动放大电路(

§5、1差动放大电路(第三页)这一页我们来学习另一种差动放大电路和差动放大电路的四种接法一：恒流源差动放大电路我们知道长尾式差动电路，由于接入Re，提高了共模信号的抑制能力，且Re越大，抑制能力越强，但Re增大，使得Re上的直流压降增大，要使管子能正常工作，必须提高UEE的值，这样做是很不划算的。

因此我们用恒流源代替Re，它的电路图如右图所示：恒流源差动放大电路的指标运算，与长尾式完全一样，只需用ro3代替Re即可二：差动放大电路的四种接法差动放大电路有两个输入端和两个输出端，因此信号的输入、输出方式有四种情况。

（1）双端输入、双端输出它的电路的接法如图（1）所示：差模电压的放大倍数为：共模电压的放大倍数为：共模抑制比为：CMRR→∞(2)双端输入、单端输出它的电路接法如图(2)所示:差模电压的放大倍数为:共模电压的放大倍数为:共模抑制比为:(3)单端输入、双端输出它的电路接法如图（3）所示：这种放大电路忽略共模信号的放大作用时，它就等效为双端输入的情况。

双端输入的结论均适用单端输入、双端输出。

(4)单端输入、双端输出它的电路的接法如图（4）所示：它等效于双端输入、单端输出。

这种接法的特点是：它比单管基本放大电路的抑制零漂的能力强，还可根据不同的输出端，得到同相或反相关系。

三：总结由以上我们可以看出：差动放大电路电压放大倍数仅与输出形式有关，只要是双端输出，它的差模电压放大倍数与单管基本的放大电路相同；如为单端输出，它的差模电压放大倍数是单管基本电压放大倍数的一半，输入电阻都相同。

下一节返回§5、2集成运算放大器集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路一：集成运放的组成它有四部分组成：1、偏置电路；2、输入级：为了抑制零漂，采用差动放大电路3、中间级：为了提高放大倍数，一般采用有源负载的共射放大电路。

4、输出级：为了提高电路驱动负载的能力，一般采用互补对称输出级电路二：集成运放的性能指标（扼要介绍）1、开环差模电压放大倍数 Aod它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。

差动放大电路.ppt

差动放大电路.ppt

性相同，幅度也相同，
则是纯共模信号。如
果极性相同，但幅度
不等，则可以认为既
包含共模信号，又包
含差模信号，应分开
加以计算，如图06.07
所示。
图06.07共模差模信 号混合的情况
共模抑制比KCMR是差动放大器的一个重要
指标。
KCMR
Avd Avc
，或
KCMR

20 lg
Avd Avc
dB
双端输出时KCMR可认为等于无穷大，单端 输出时共模抑制比为
K CMR



R'L / 2( RB1 rbe ) R'L / 2Re

Re
RB1 rbe
(动画6-2)
3 带恒流源差动放大电路的分析
1 问题的提出
K CM RR

Ad AC
Avc


RB1

RC
rbe (1

)2RE
单端输出时，为提高共模抑制比，有两个途径，一是增大差模电压放大倍数，一
1 RB vi
RC 3 vo 4 RC RB
T3
A
RB2
RE
RB1
B
-VEE
电路分析
• 静态分析：从T3开始
பைடு நூலகம்
1 RB
VAB

R2 R1 R2
(VCC
VEE )
vi
IE3

VAB VBE RE 3
IC3
I E1

IE2

IC3 2
RC 3 vo 4 RC
VCC
RB RL
T3
A
RB2

差动放大电路

差动放大电路

当电源电压或温度变化时，两管的集电极电流和电位同时发生变化，输
出电压Uo＝UCE1－UCE2＝0。因此，尽管各管的零点漂移仍存在，但输出电 压为零，整个放大电路的零点漂移得到抑制。
差
动
放差
大 电 路
动 放 大 电
路
的
分
析
1.2
第5页
2 动态分析
当有信号输入时，对称差动放大电路可以分为差模输入和共模输入两种 情况进行分析。其中，放大器两端分别输入大小相等、极性相反的信号（即 ui1＝－ui2）时称为差模输入；放大器两端分别输入大小相等、极性相同的信 号（即ui1＝ui2）时称为共模输入。
Aud
Aud1
RC
rbe
两输入端之间的差模输入电阻为：
rid 2(RS rbe )
两输出端之间的差模输出电阻为：
rod 2RC
差
动
放差
大 电 路
动 放 大 电
路
的
分
析
1.2
第8页
2 动态分析
2）共模输入
在共模输入信号的作用下，对于完全对称的差动放大电路来说，两管的 集电极电位变化相同，因而输出电压等于零，所以，差动放大电路对共模信 号没有放大能力，即放大倍数Auc为零。
电 工 电 子 技 术
过渡页
第2页
差动放大电路
• 1.1 概述 • 1.2 差动放大电路的分析
差 动 放 大 电 路
概 述
1.1
第3页
差动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10-16所示。对称的含义是两个晶体管的特性一致，电路参数对应）和两个输出端（晶体 管的集电极）。若信号同时从两个输入 端加入，称为双端输入；若信号仅从一 个输入端加入，称为单端输入。若信号 同时从两个输出端输出称为双端输出； 若信号仅从一个输出端输出称为单端输 出。

最新实验5差动放大电路PPT课件

最新实验5差动放大电路PPT课件

理论计算
动态分析 1.双端输入、双端输出:有两个输出端-集电极C1和集电极C2。
差模电压增益
A VD v viodv vo i1 1 v vio2 22 vv io d 12R iR dL ' RL
RC
//
RL 2
vvv 共模电压增益 A v c o 1 co 2cic 0
K AA 共模抑制比：
CMR v d v c
R id 2 r b e ( 1 ) R ; r b e p r b ' b 2 ( 1 6 ) /I C 1 Q
输出阻抗： Ro 2Rc
理论计算
动态分析 4.单端输入、单端输出
差模电压增益： A VD v viodv vo i1 1 v vio2 22 vvio d 1R R id L ' RL
1
2
双
注： AVD1=（VO1-VO1Q）/（Vi1-Vi2）；VO1Q为V1集电极静态电压； AVD2=（VO2-VO2Q）/（Vi1-Vi2）； VO2Q为V2集电极静态电压；
注意： 由于2R1、2R4 比较小，因此 输入电压只要 在界限后重新
测量。
连接电路
实验操作
3.测量共模放大倍数： ① 将两输入端短路接到直流信号源；连接图(见下页)； ② 用万用表测量输出端电压：
电路中，输入电阻、输出电阻、差模放大倍数的变化； ⑥ 调节差动放大器平衡状态时，使Uo1＝Uo2应该用什么表测
量？怎样测量才准确？ ⑦ 输入为交流信号时，如何测量双端输出Uo？
测量值
输入信号
VC1 VC2 Vo 双
Vi1= Vi2= 0.1V
计算值
AVC AVC AVC
1
2

差动放大电路 (课件)

差动放大电路 (课件)

由于理想运放的输入电阻非常高，在分析处于线性状 虚断 态运放时，可以把两输入端视为等效开路，这一特性 称为虚假开路，简称虚断。 虚短 在分析运算放大器处于线性状态时，可把两输入端 视为等电位，这一特性称为虚假短路，简称虚短。 虚地 如将运放的同相端接地V+=0，则V-=0,即反相端是一 个不接“地”的“地”，称为“虚地”
4.共模抑制比CMRR=∞;
5.开环带宽BW=∞;
6.失调、漂移和内部噪声为零。
二、理想运放的工作状态及其特点
IVV+ I+
Vo + Vo VOH 理想
VOH为正向输出饱和电压 VOL为负向输出饱和电压
其数值接近运放的正负
电源电压 分析应用电路 的工作原理时， 首先要分清运 放工作在线性 区还是非线性 区。
2rbe
1 ( Rc // RL ) 2 rbe

( Rc // RL )
2rbe
2rbe
2rbe
1 [rbe (1 )2ro ] 2
2Rc Rc
1 [rbe (1 )2ro ] 2 Rc 2R
c
集成运算放大器概述
集成运算放大器结构特点
集成运算放大器组成及各部分作用 集成运算放大器主要参数 理想集成运算放大器及两个工作区域
1 R L 2 R b rbe
C1为反向输出端,C2为同向输出端
rid=2(Rb+rbe)
rod ≈ Rc
3.对共模信号的抑制作用分析 Uic1=Uic2=Uic
工作原理
Ibc1=Ibc2 Iec1=Iec2
流过Ree上的电流： Iec=Iec1+Iec2=2 Iec1 Ree上的电压：URee=Iec12Ree 画交流通路时，单管射极电阻应为2Ree。 Uic1 Rb

模拟电子技术基础 3.3差分放大电路PPT课件

uod = 2ic1RL
ic2 = ic1
而（对镜像源）：
二、双端变单端的转换电路
对共模信号：
ic4 = ic3 ≈ ic1
iL = ic4 – ic2 = 0
uoc = 0
ic2 = ic1
而
具有双端输出的效果！
3.3.4 差分放大电路的差模传输特性
O
ui
iC
iC1
iC2
I0
UT
-UT
4UT
采用 V3 管代替 R
4 FET管电流源
I0 = IREF
2、有源负载
以电流源取代电阻作放大电路的负载。
优点：既提高了电压放大倍数，又设置了合适的工作点。
一、电流源与有源负载
二、具有电流源的差分放大电路
二、具有电流源的差分放大电路
CMOS差分放大电路
V1、V2构成差放， V3、V4构成电流源作有源负载， V5、V6 、V7构成电流源提供偏置。
第3章 放大电路基础
3.1 放大电路的基础知识 3.2 基本组态放大电路 3.3 差分放大电路 3.4 互补对称功率放大电路 3.5 多级放大器
3.3 差分放大电路
3.3.1 基本差分放大电路
3.3.2 电流源与具有电流源的差分放大电路
3.3.3 差分放大电路的输入、输出方式
差分放大电路又称差动放大电路，简称差放，具有输出电压近似与两个输入电压之差成正比的特性，是集成运放中重要的基本单元电路。
3.3.3 差分放大电路的差模传输特性及应用
一、电路组成及静态分析
一般
3.3.1 基本差分放大电路
结构特点： 1 两个输入端，两个输出端； 2 电路结构和元件参数对称； 3 双电源供电； 4 RE是公共发射极电阻。

模电实验课件 差动放大电路(共11张PPT)


双端输出 放大倍数
VodVo1Vo2
Avd
Vod V sd
单端输出
放大倍数
Vo d 2Vo2Vo2 0
Avd 2
Vod 2 Vsd
差模双端输入
差模单端输入
差模单端输入计算公式 参照双端输入
差模单端输入
实验内容二
测量共模增益
如图,将电路接为共模输入方式 输入Vsc=1v 测填表2.27
共模输入
Re为两管共用的发 射极电阻，它对差 模信号无负反馈作 用，但对共模信号 有较强的负反馈作 用，可以有效的抑 制零漂，稳定静点。
调零电位器Rw用来调节
T1和T2的静点，使输入 电压Ui=0时，双端输出
电压Uo=0。
将两组都调为12V输出。将1组端(-)连2组 (+)，此为地端；1组(+)为+12V；2组(-)
双端输出 放大倍数
VocVo1Vo2
Avc
Voc V sc
单端输出 放大倍数
Vo2cVo2Vo2 0
Avc2
Voc 2 Vsc
共模输入
返回
实验内容三
观察大信号传输特性
将电路接为单端输入形式 在A点接入较大幅度正弦信号(信号源地接B点),频率
为1000Hz. 使示波器处于X-Y工作方式,并将输入信号作为X轴,
电路图分析 为－12V。第三组用来提供输入信号 实验当中使用了+12V和-12V的 双电源。直流源能提供三组独立直 流电压输出，具体连接如下。
调节信号幅度,观察传输特性曲线的变化 特点是共模抑制能力很强，但输出不是对地输出 差动放大是将输入信号差分为不同的两部分（差模信号），在电路当中利用成倍的器件，在放大差模信号的同时获得对共模信号的强烈的抑 制，从而有效地抑制干扰 如图,将电路接为共模输入方式 去掉输入端与地的短接线 去掉输入端与地的短接线 双端输出即将|Vo1-Vo2|作为电路输出。 调节直流电源,使Usd=0. 输出形式也有两种：双端输出和单端输出。 设在输入为0时，Vo1对地的电压为Vc1，则单端输出电压应为|Vo1-Vc1| 在放大电路当中，噪声和干扰一般都相同地作用在每个电路上（共模信号）。 差模单端输入计算公式参照双端输入 如图,将电路接为共模输入方式

《差分放大电路》PPT课件


RC
T1
T2
+VCC RB
设vi1 = vi2 = 0 vi1
vi2 RE
–VEE
温度T
IC
IE = 2IC
VE
自动稳定
IC
IB
VBE
RE 具有强负反馈作用:产生的反馈信号是单管放 大时的两倍。
RE 对差模信号作用
vi1
ib1 , ic1
vi2
ib2 , ic2
ic1 = - ic2 iRE = ie1+ ie2 = 0 vRE = 0 RE对差模信号不起作用
一、静态分析
+VCC
RC RB
vo
RC
RB
T1 RP T2
vi1
vi2
RE
–VEE
特点：①加入射极电阻RE ；加入负电源 -VEE ，采用
正负双电源供电（增大电路的线性范围）。
②为了使左右平衡，设置了调零电位器RP 。
二、动态分析
RC RB
T1 R vid
R
+VCC
vo
RC
RB
T2
RE –VEE
1 vi1 2 vid


RC
RB rbe1
Avd1 Avd2
RB
B1 C1
ib1
vi1
rbe1
ib1
RC
vod1
E
差模电压放大倍数:
RC icv1od ic2 RC
Avd

vod vid
vi1
RB R ib1
vod1 T1 vod2
T2
E
RB ib2 R vi2
即：总的差动电压放大倍数为：

chapter4差动放大器精品PPT课件

a. 当Vin2＝0 时,研究Vin1在Vout1, Vout2两端的响应.(考虑 RD1=RD2=RD)
chapter 4 差动放大器
27
(1)先求Vin1在Vout1的响应,将M2看作是M1的等效RS.
其中,
RS
RD2 ro2 1 ( gm2 gmb2 )ro2
1 gm2
因为带源极负反馈电阻的共源放大器的增益为:
入共模电平的变化对输出有什么影响呢？
单输出端对 Vin,CM 的响应如下:
Vx Vin,CM
gm 1 2gm RSS
RD
Vy Vin,CM
gm 1 2gm RSS
(RD
RD )
Vx
Vy
gm 1 2gm RSS
RD
Vin,CM
21
★交流小信号分析
4.2.2 定量分析
(1)由电流电压方程导出小信号跨导及增益
差分放大器的三个器件都工作在放大区,我们找出这个放大器
的等效跨导Gm .
Gm的定义如下:
Gm
I D Vin
I D I D1 I D2
Vin Vin1 Vin2
chapter 4 差动放大器
22
因为:
ID
1 2
nCox
其中,
VT
Vin1, RT
1 g m1
这时M2为信号源为Vin1,信号源内阻为RT的CG放大器,它的增益
为:
VY
RD
Vin1
11
g g chapmte1r 4 差动放大m器2
(4.5)
29
由(4.4)和(4.5)可知
VX VY
2RD 11
Vin1
gm1 gm2
b.那么当Vin1 =0 ,Vin2在Vx和Vy端的响应是多少呢?
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2.对差模信号的放大作用分析
R'L=Rc//(RL/2)
AUd
Uo U id
Ucd1 Ucd2 Uid1 Uid2
Ucd1R-bRrLbe Uid1
2Ucd1 Ucd1 2Uid1 Uid1
Ucd2R-bRrLbe Uid2
AUd
-RL
Rb rbe
Uo
与单管增 益相同
rid=2(Rb+rbe) rod ≈2 Rc
1 RL
2 Rb rbe
rid=2(Rb+rbe) rod ≈ Rc
3.对共模信号的抑制作用分析
工作原理
Uic1=Uic2=Uic
Ibc1=Ibc2 Iec1=Iec2
流过Ree上的电流： Iec=Iec1+Iec2=2 Iec1
Iec1
Iec2
Ree上的电压：URee=Iec12Ree
Rb
T1
5. 几种方式指标比较
输出方式
双出
单出
AVD
(Rc
//
1 2
RL )
rbe
(Rc // RL )
2rbe
Rid
2 rbe
R ic
12[rbe(1)2ro]
Ro
2 Rc
Rc
双出
单出
(Rc
//
1 2
RL )
rbe
(Rc // RL )
2rbe
2 rbe
12[rbe(1)2ro]
2 Rc
Rc
集成运算放大器概述
Rb Uid1
T1Rc
RL 2
RL 2
RcT2
Rb Uid2
Uid
2.对差模信号的放大作用分析
双端输入—双端输出
AUd
-RL
Rb rbe
rid=2(Rb+rbe) rod ≈2 Rc
是单管增益的一半
双端输入—单端输出
A Ud
Uo U id
Ucd1 Ucd2 2Uid1 2Uid1
C1为反向输出端,C2为同向输出端
画交流通路时，单管射极电阻应为2Ree。 Uic1
Iec1 Rc Uoc1 2Ree
3 对共模信号的抑 制作用分析
Rb
Uoc
Rb
T1
T2
Uic1
Iec1 Rc Uoc1 Uoc2 Rc Iec2
2Ree
2Ree
Uic2
Uoc 0
AU c(双）
Uoc Uic
Uoc1Uoc2 0 Uic
差放的特点： 输入无差别，输出就不动；输入有差别，输出就变动。
1. 电路结构与元件参数具有对称性
电路中各元件在同一基片上，又是通过相同工艺过程制造的，容易制成特 性相同的管子。通常同一块基片上相邻的元件具有同相偏差，它们的比值误 差较小，匹配性好，对称性也好，因此集成电路中大量采用比值电路和对称 电路。
2.三极管是集成化元器件中最容易制造的、最基本的元件，二
极管大多由三极管的发射结构成,多作温度补偿元件或电位移动电路.
共模抑制比CMRR—衡量差放的一个重要指 标。
K CMR
A Ud A Uc
或
KCMR
20lgAUd AUc
(dB)
双端输出 KCMR
4. 抑制零点漂移
当温度变化或电源电压 波动时，都将使集电极电流 产生变化，且变化趋势是相 同的，其效果相当于在两个 输入端加入了共模信号。
Iec1
Iec2
差分放大电路对共模信号有很强的抑制作用，这 就意味着差放对由温度变化或电源电压波动所引起的 输出漂移有很强的抑制作用。这就是研究共模输入信 号的意义。
3. 用有源器件代替无源器件。
电阻元件由半导体的体电阻构成，阻值越大，占用面积越大，其范围几十 -20k；高阻值的电阻多用三极管等有源器件组成的恒流源代替或外接。
4.级间采用直接耦合方式 电容元件一般由PN结的结电容或MOS管电容来制作，一般的容量小于 200PF。不易制造大电容和电感元件，故集成电路中常采用直接耦合方式。
差动放大电路(课件)
例如
漂移
10 mV+100 uV
假设 AV1=100,
AV2=100AV ,3=1。
若第一级漂了100 uV，
漂移 1 V+ 10 mV
则输出漂移 1 V。
若第二级也漂了 100 uV，
则输出漂移 10 mV。
3. 减小零漂的措施
漂了 100 uV
漂移 1 V+ 10 mV
第一级是关键
集成运算放大器 集成运算放大器是用集成电路工艺制成的具有很 高电压放大倍数的多级直接耦合放大电路。
1、放大缓慢变化信号 2、采用直接耦合放大电 路便于集成
集成运算放大器组成及各部分作用
集成运算放大器是一个高增益一直般接高耦增增益益合级共多射级电放路大电低提路阻高。功负率载输能出力级。，
UU+
差动放大 输入级
中间放大级
互补输出级 Uo
集成运算放大器结构特点 集成运算放大器组成及各部分作用 集成运算放大器主要参数 理想集成运算放大器及两个工作区域
集成运算放大器结构特点
将有源器件、无源器件电阻电容及电路连线等都集中 在一块半导体基片上，并封装在一个外壳内便形成一个完 整的电路和系统。
运算放大器图片
运算放大器图片
集成元器件的特点
差分电路的输入输出方式
单端输入 输入方式
双端输入
单端输出
输出方式
双端输出
Uo
+
差模信号和共模信号 +
Uo Uo
-差Leabharlann 信号Ui1Ui2一对大小相等，极性 -
+
相反的信号，用Uid1、Uid2
表示， Uid1= - Uid2
共模信号 一对大小相等，极性相同的信号， 用Uic1、Uic2表示，Uic1= Uic2
Uid1= -Uid2
即相当于输入一对差模信号
Ib1= -Ib2 Ie1= -Ie2 Uc1= -Uc2
流过Ree上的交流总电流： Ie=Ie1+Ie2= 0
Ree上交流压降为0。
+
-
+
Ie1
Ie2
-
因此，画交流通路时，Ree可视为短路，即两管的发射极直接接地。
由Uc1= -Uc2可知RL两端电位一端为正，一端为负，RL的中点应 是地电位，即每管对地的负载电阻为RL/2.
1. 静态分析
由于电路结构对称， 管子特性一致。
IBQ1=IBQ2 = IBQ ICQ1=ICQ2=ICQ UC1=UC2 =UC IBR Q bU B E2EIR Q ee E e
IBQRbE2e-(U 1B E)Ree
Uo 2IeQ
ICQIBQ UCECICQ Rc Uo0
2.对差模信号的放大作用分析
•用非线性元件进行温度补偿 •调制解调方式。
•采用差分式放大电路
典型差动式放大电路
差分电路的组成
由两个结构完全对称的 共射电路组成，通过射极 公共电阻Ree耦合构成。
ß1= ß2= ß UBE1=UBE2= UBE rbe1= rbe2= rbe ICBO1=ICBO2= ICBO RC1=RC2= RC Rb1=Rb2= Rb