课件7-差动放大电路[4页]
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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。
§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。
差动放大电路一、概述差动放大电路又叫差分电路,他不仅能有效的放大直流信号,而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移,因而获得广泛的应用。
特别是大量的应用于集成运放电路,他常被用作多级放大器的前置级。
基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成,该电路的输入端是两个信号的输入,这两个信号的差值,为电路有效输入信号,电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。
设想这样一种情景,如果存在干扰信号,会对两个输入信号产生相同的干扰,通过二者之差,干扰信号的有效输入为零,这就达到了抗共模干扰的目的。
二、基本电路图差动放大电路的基本电路图上图为差动放大电路的基本电路图[1]三、差动放大电路的工作原理1、差动放大电路的基本形式对电路的要求是:两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。
它的工作原理是:当输入信号Ui=0时,则两管的电流相等,两管的集点极电位也相等,所以输出电压Uo=UC1-UC2=0。
温度上升时,两管电流均增加,则集电极电位均下降,由于它们处于同一温度环境,因此两管的电流和电压变化量均相等,其输出电压仍然为零。
它的放大作用(输入信号有两种类型)(1)共模信号及共模电压的放大倍数 Auc共模信号---在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。
如图(2)所示共模信号的作用,对两管的作用是同向的,将引起两管电流同量的增加,集电极电位也同量减小,因此两管集电极输出共模电压Uoc为零。
因此:。
于是差动电路对称时,对共模信号的抑制能力强字串3(2)差模信号及差模电压放大倍数 Aud差模信号---在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。
如图(3)所示差模信号的作用,由于信号的极性相反,因此T1管集电极电压下降,T2管的集电极电压上升,且二者的变化量的绝对值相等,因此:此时的两管基极的信号为:所以:,由此我们可以看出差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。