差分放大电路例题课件ppt

22多级放大电路的动态分析33差分放大电路34互补输出级35直接耦合多级放大电路读图33差分放大电路34互补输出级35直接耦合多级放大电路读图31多级放大电路的耦合方式一直接耦合二阻容耦合三变压器耦合合二阻容耦合三变压器耦合一直接耦合既是第一级的集电极电阻又是第二级的基极电阻既是第一级的集电极电阻又是第二级的基极电阻能够放大变化缓慢的信号便于集成化能够放大变化缓慢的信号便于集成化q点相互影响存在零点漂移现象
有零点漂移吗？
Q点相互独立。不能放大变化缓慢的信号，低频 特性差，不能集成化。
三、变压器耦合
可能是实际的负载，也 可能是下级放大电路
理想变压器情 况下，负载上获 得的功率等于原 边消耗的功率。
从变压器原 边看到的等 效电阻
P1

P2， I
2 c
RL'

I
2 l
RL
RL'

I
2 l
I
2 c
RL

1. 电路组成及工作原理
动态 仅输入差模信号，vi1 和 vi2大小相等，相位相反。 vO1 和 vO2大小相等， 相位相反。 vo vO1 vO2 0 ，
信号被放大。
1. 电路组成及工作原理
动态 仅输入共模信号， vo vO1 vO2 0 ，
同时输入差模和共模，仅差模信号被放大。
VCC VBE (VEE ) VCC VEE
R
R
Ic2是基准电流的镜像
代表符号
6.1.1 BJT电流源电路
1. 镜像电流源
动态电阻（小信号）
ro
( iC2 )1 vCE2
IB2
rce
一般ro在几百千欧以上 ，

要求
电源稳定性测 试：测量差分 放大电路的电 源稳定性，确 保其符合设计
要求
差分放大电路的调试与测试实例
测试目的：验证差分放大电路的性 能和稳定性
测试项目：输入信号、输出信号、 增益、相位、噪声等
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
测试方法：使用示波器、信号发生 器等仪器进行测试
测试结果分析：根据测试结果，分 析电路的性能和稳定性，找出存在 的问题并解决。
应用案例1：在 数字音频处理 中的应用，提
高音质
应用案例2：在 数字图像处理 中的应用，提 高图像清晰度
应用案例3：在 数字通信中的 应用，提高通
信质量
应用案例4：在 数字信号处理 中的其他应用， 如信号滤波、
信号放大等
差分放大电路在其他领域中的应用案例
音频信号处理：用于音频信号的放大和滤 波
医疗设备：用于医疗设备的信号放大和滤 波
添加标题
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差分放大电路的主要特点是具有较 高的共模抑制比和较低的噪声。
差分放大电路的基本结构包括输入 级、中间级和输出级。
差分放大电路的特点
输入信号为 差模信号
具有较高的 共模抑制比
输出信号为 差模信号
具有较高的 增益和带宽
差分放大电路的应用
信号处理：用于处理模拟信号，如 音频、视频等
稳定性优化：通过优化电路参数，提高电路的稳定性，如调整反馈系数、调整电路参数等。
差分放大电路的设计方法
差分放大电路的设计原则
输入阻抗匹配：确保输 入信号不受干扰
输出阻抗匹配：保证输 出信号的稳定性
共模抑制比：提高电路 的抗干扰能力
带宽：满足信号处理需 求

05
差分放大电路的优化设计
采用斩波技术改善性能
斩波技术概述
斩波技术是一种用于改善差分放 大电路性能的策略。通过周期性 地开关输入或输出信号，斩波器 可以消除信号中的直流分量，从
而提高电路的性能。
斩波电路设计
斩波电路通常由一个开关和一个 存储元件组成。开关用于在斩波 周期内切换信号的通路，而存储 元件则用于存储电荷，以实现斩
放大倍数和频率响应
差分放大电路的放大倍数等于两个放 大器增益的乘积，通常在100到 1000倍之间。
频率响应是指电路对不同频率信号的 放大能力。差分放大电路具有较宽的 频带，适用于高速电子设备。
02
差分放大电路的类型
直接耦合型
直接耦合型差分放大电路是最基本的差分放大电路，它通过直接将两个 晶体管的发射极连接在一起实现差分放大。这种类型的电路通常用于低 频信号的放大。
计算机辅助分析法
计算机辅助分析法是一种高效的分析方法，用于分析复杂差分放大电路的性能。该方法通过使用计算机软件对差分放大电路 进行建模和仿真，可以快速得到电路的性能指标和动态响应。
在计算机辅助分析法中，通常使用SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）等电路仿真软件对差 分放大电路进行建模和仿真。通过在软件中输入电路元件的参数和连接方式，可以模拟电路的运行过程并得到各项性能指标 。这种方法适用于复杂差分放大电路的分析，具有高效、准确的特点。
多级差分放大电路概述
多级差分放大电路是一种用于扩展差分放大电路带宽的策 略。通过将多个差分放大级联在一起，可以显著提高差分 放大电路的带宽。
多级差分放大电路设计
多级差分放大电路的设计重点在于各级之间的匹配和信号 的隔离。为了实现良好的匹配和隔离效果，通常需要采用 一些特殊的电路元件和设计技巧。

+ +
R c1 v i1
v ic
v o1
＋
T1
v o v o2
－
T2
2Re
2Re
(2)单端输出的情况
R c2
Avc1 Avc2
v i2
vo1 vic
A v1
Rc
v ic
rbe (1)2Re
Rc
.
2Re
28
差放分析—输入电阻
差模输入电阻
Rid 2rbe
输入回路串联
+
v i1
T1
v id 2
有影响，不论哪一种输入方式：
•
双端输出，差模放大倍数就等
于单管放大倍数
•
单端输出，差模放大倍数为双
端输出的一半。
.
13
总结
•
从几种电路的接法来看：
•
（2）只有输出方式对共模放大倍
数有影响，不论哪一种输入方式：
•
双端输出，共模放大倍数就
近似等于零
•
似。
单端输出，共模放大倍数近
Rc 2Re
.
14
差放分析—参数
v i1
T1
T2
v id
ie1
ie2
2
Re
v i2
(3) 工作模式
① 差模
vid ② 共模
2
+ +
.
7
射极耦合差分式放大电路
v i1
T1
v id 2
(3) 工作状态
v i2
T2
① 差模
vid ② 共模
2
+ +
.
8
射极耦合差分式放大电路

图06.03双电源差分放大电路
(动画6-1)
11
6.3 差分放大电路的动态计算
6.3.1差模状态动态计算 6.3.2共模状态动态计算 6.3.3恒流源差分放大电路
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12
6.3.1 差模状态动态计算
差分放大电路的差模工作状态分为四种: 1. 双端输入、双端输出（双----双） 2. 双端输入、单端输出（双----单） 3. 单端输入、双端输出（单----双） 4. 单端输入、单端输出（单----单） 主要讨论的问题有： 差模电压放大倍数 差模输入电阻 输出电阻
Avc
=
v OC1 v IC
R 'L
R b rbe (1 ) 2 R e
R 'L 2Re
2020/12/12
图06.08 共模微变等效电路21
(2)共模抑制比
共模抑制比KCMR是差分放大器的一个重 要指标。
K CMR
Avd Avc
，或
KCM R20lgAAvvdc 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
IB = RsV E(1EVB )2ERe
IC = IB V C = V CC I C R c V E = 2 I C R e V EE V CE = V C V E V B = V E + V BE
由IB的计算式可知，Re对 一半差分电路而言，只有2 Re 才2能020/获12/1得2 相同的电压降。
产生零点漂移的主要原因是温度的影响，所以 有时也用温度漂移或时间漂移来表示。工作点参数
的变化往往由相应的指标来衡量。
一般将在一定时间内，或一定温度变化范围
内的输出级工作点的变化值除以放大倍数，即将

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。

电阻RE为两个晶体管的公共发射极电阻，ui1和ui2是两个 输入端的输入信号，输出电压uo取自两个晶体管集电极电 位之差值，即uo=uC1-uC2。
图2.24 差分放大电路基本结构
2. பைடு நூலகம்制零点漂移原理
将电路输入端短路，电路为静态。由于电路的对称性，两 管 的 静 态 工 作 点 相 等 ， 即 IC1=IC2,UC1=UC2 ， 故 输 出 电 压 uo=UC1-UC2=0。
当环境温度变化而引起两管集电极电流都发生变化时，两 管的集电极电位也随之改变，使每管的输出都产生了温度 漂移现象。
由于电路的对称性，两管的漂移是同相的，即同时增大或 同时减小，且变化量相等，因而在输出端将互相抵消而被 完全抑制，使输出uo维持原值不变（仍为零），从而使零 点漂移得到完全控制。电路的对称性越好，则抑制零点漂 移的作用越强。
（2） 差模输入信号 若两个输入信号大小相等，极性相反，即ui1=-ui2，则称
为差模输入信号。这种信号输入方式称为差模输入。 （3） 任意输入信号 两个大小和极性都任意的输入信号，称为任意输入信号，
也称比较输入信号。
对于差分放大电路来说，差模信号是有用信号，要求对差 模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号，因此 对共模信号的放大倍数越小越好。
第2章 放大电路基础
2.8 差分放大电路
差分放大电路也称差动放大电路，它是一种直接耦合放大 电路，其特点是能有效抑制零点漂移，常用作多级放大电 路的输入级，在模拟集成电路中得到广泛应用。
2.8.1 差分放大电路的基本结构和工作原理
1. 电路结构
图2.24给出了一个差分放大电路的基本结构。由图可见， 它由两个单管放大电路组成，由于电路的元件参数和特性 完全相同，即RB1=RB2，RC1=RC2，T1和T2参数相同且具 有相同的温度特性，所以电路左右两边对称。

(c) 当RL在C1对地之间时
经整理可得
(+12V)

(-12V)
模拟电子技术
4. 集成运算放大器
单端输出：
虚地
RW/2 RW/2
+
-
+
-
差模信号下
的交流通路
c1 +
-
(+12V)
模拟电子技术
c2
-
+ +
(-12V)
4. 集成运算放大器
单出增益要减半
RW/2 RW/2
c2
+
-
-
+
+
+
-
-
(-12V)
4. 集成运算放大器
双出：差模信号电压放大倍数
模拟电子技术
RW/2 RW/2
双出：共模信号的放大倍数
RB ib bT1c
ic
rbe
ib
e
RC
4. 集成运算放大器
双端输出：
(+12V)
模拟电子技术
UcC1
+
IC
-
c2
+
-
-
+
+
+
-
-
(-12V)
4. 集成运算放大器
-
c2
+
-
-
+
+
+
-
-
(-12V)
谢 谢！
模拟电子技术
（a）静态工作点ICQ、UCQ之值； +
-
（b）uO及KCMR之值；
+
-
UC c1 +

2024/11/9
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(4)共模抑制比
对于差模信号，我们要求放大倍数尽量地大； 对于共模信 号，我们希望放大倍数尽量地小。实际电路中，差动式放大电路 不可能做到绝对对称，这时Uo≠0，Ac≠0，即共模输出电压不等于 零。共模电压放大倍数不等于零，为了全面衡量一个差分放大器 放大差模信号、抑制共模信号的能力，引入共模抑制比。
理想情况下，没有
温漂。
静态时 ui1 = ui2 =0 ，由于电路的对称性 IC1 = IC2 ,UC1 = UC2 , uo= UC1 - UC2 = 0
当温度变化时：IC1 = IC2 , uC1 = uC2
uo= (UC1 + uC1 ) - (UC2 + uC2 ) = 0
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(3)比较输入
两个输入信号电压的大小和相对极性是任意的，既非共模，
又非差模。比较输入在自动控制系统中是较常见的。
结论：任意输入的信号: ui1 , ui2 ，都可分解成 一对差模分量和共模分量的组合。
差模分量:
uid
ui1
ui2 2
共模分量:
uic
ui1
ui2 2
例: ui1 = 20 mV , ui2 = 10 mV
差分放大电路
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重点:
l 直接耦合放大电路及存在的主要问题 l 典型差分放大电路的工作原理 l 掌握差分电路的分析,会求静态工作点、 差模电压放大倍数、差模输入电阻、输出 电阻。
2024/下一页
§1 差分放大电路
（a） 单端输出
（b）双端输出
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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：