第3章第4讲(差动放大电路)
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§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。
第3章 电流源电路和差动(又称差分)放大电路内容提要:本章首先讨论常用在集成运放中的几种电流源的形式及其主要应用,然后讨论差动放大电路的工作原理及计算。
本章重点:1.镜像电流源、比例电流源、微电流源、I o 和I R 的计算。
2.典型差动放大电路的工作原理及计算。
学习要求:1.掌握电流源电路结构及基本特性,主要包括基本镜像电流源、比例电流源、微电流源,会分析其镜像关系及其输出电阻。
2.掌握差模信号、共模信号的定义与特点。
3.掌握长尾型和恒流源共模负反馈两种射极耦合,差动放大器的电路结构、特点,会熟练计算电路的静态工作点,熟悉电路的4种连接方式及输入输出电压信号之间的相位关系。
4. 要求会熟练分析差动放大器对差模小信号输入时的放大特性,共模抑制比。
会画出微变等效电路,会计算A Vd 、R id、R od 、K CMR 。
5.会运用晶体管工作在有源区时的大信号特性方程i c =I s exp(V be /V t )分析研究差动放大器的差模传输特性。
了解基本的差动放大器线性放大的输入动态范围和扩大线性输入动态范围的办法。
6.定性了解差动放大器的各种非理想特性,如输入失调特性、共模输入电压范围等。
3.1 电流源电路3.1.1 三极管电流源电流源是模拟集成电路中广泛使用的一种单元电路,如 图3.1.1所示。
对电流源的主要要求是:(1)能输出符合要求的直流电流I o 。
(2)交流电阻尽可能大。
图3.1.1 三极管电流源电路第3章 电流源电路和差动(又称差分)放大电路·129·三极管射极偏置电路由V CC 、R b1、R b2和R e 组成,当V CC 、R b1、R b2、R e 确定之后,基极电位V B 固定(I b 一定),可以推知I c 基本恒定。
从三极管的输出特性曲线可以看出:三极管工作在放大区时,I c 具有近似恒流的性质。
当I b 一定时,三极管的直流电阻CQ CEQ CE I VR =,V CEQ 一般为几伏,所以R CE 不大。
第4章 差动放大电路在工业控制过程中,如温度、压力这样的物理量,被传感器检测到并转化为微弱的。
变化缓慢的非周期电信号。
而这些信号还需要经过直流放大器放大以后,才能进行进一步的处理或推动二次仪表进行显示。
那么,这里的放大器一般采用直接耦合多级放大器。
直接耦合多级放大器存在零点漂移的问题,克服零点漂移的有效办法,就是在多级放大器的输入级采用差动放大电路。
4.1 典型差动放大电路4.1.1 零点漂移问题1、零点漂移(1)零点漂移:指输入信号电压为零时,输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象,简称零漂。
(2)零漂产生的原因:晶体管参数()CEO BE I U β、、随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化等。
(其中主要因素是温度对晶体管参数的影响,称为温漂。
)(3)温漂:环境温度每变化1℃,将放大电路输出端出现的漂移电压oU '∆ 折算到输入端,用这个折算到输入端的漂移电压数值表示零漂的大小,用i U '∆表示。
(常常认为,零漂就是温漂。
)放大电路的级数越多,放大倍数越大,则零漂电压逐级放大,就使零漂越严重,有时会将输入信号淹没。
那么,第一级零漂对输出端的总零漂来说,占主要地位。
2、抑制温度漂移的措施:① 在电路中引入直流负反馈。
(如第2章介绍的分压式偏置电路中的E R 就是一个直流负反馈。
)② 采用特性相同的管子,使它们的温漂相互抵消,构成差动放大电路,至于直接耦合多级放大电路的输入端。
(在直接耦合放大电路中抑制零点漂移最有效的电路结构是差动放大电路。
)4.1.2 典型差动放大电路1、电路结构与静态工作情况 (图4-1为典型的差动放大电路)将两个电路结构、参数均相同的单管放大电路组合在一起,就成为差动放大电路的基本形式。
两管射极均通过电阻E R 与负电源串联之后接地。
(1)差动放大电路的结构特点:① 由两个结构、参数左右对称的共射放大器组成;② 它有两个输入端a 和b ,存在两个输入信号1i u 、2i u ;③ 它有两个输出端,有单端输出(从任意一个集电极输出)、双端输出(从两个集电极之间输出)两种方式; ④ EE U 为负电源,确保1V 、2V 工作在放大状态。