基本差动放大电路的动态分析

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。

基本差分放大电路详解：
差分放大电路是一种电子电路，通过对两个相同型号的管子的共模输入信号进行放大，实现差分信号的放大。

这种电路广泛应用于各种电子设备和系统中，如通信、测量、计算机等。

差分放大电路由两个完全对称的共射放大电路组成，每个管子的参数完全一样，温度特性也完全相同。

这两个管子的集电极分别接在一起，并通过公共电阻Ree 进行供电。

这样做的目的是使两个管子的工作点相同，从而减小了零点漂移的影响。

差分放大电路的特点包括：
1.抑制零点漂移：由于电路的对称性，差分放大电路可以有效地抑制零点漂移，提高
了电路的稳定性。

2.差模信号放大：差分放大电路主要对差模信号进行放大，这种信号是由两个输入端
输入大小相等、极性相反的信号组成的。

3.抑制共模信号：差分放大电路对共模信号有抑制作用，共模信号是指大小相等、极
性相同的两个信号。

差分放大电路在直接耦合电路和测量电路的输入端中有着广泛的应用。

由于其具有对称性，可以有效地稳定静态工作点，同时具有抑制共模信号的作用。

在实践中，为了获得更好的性能，可以采用适当的负反馈和温度补偿措施。

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。

一文解析差动放大器电路原理运算放大器广泛应用于各类型电子产品上面，用来对模拟量信号进行放大或衰减，使信号幅值达到一个合理的区间，供其它电路进行比较或采样。

差动放大器具有一个普通放大器不具备的优点：可对一个或多个不共地的信号进行检测，各个被测信号或放大器皆不受非等电位带来的影响，使各个被信号与放大器之间继续保持着“隔离”特性。

但这个这么好的优点却没有被仪器厂家重视。

目前绝大多数的示波器都无法对两个以上不共地信号进行同时检测，甚至只使用单通道时也无法直接测量非隔离的信号，例如220V市电，或220V整流后的电压，因为探头的地跟交流电地线是通的，一测就是短路。

假如前级采样采用差动放大器电路形式，此问题迎刃而解了。

不过福禄克的示波表倒是支持测量不共地信号，但它是不是用的差动放大电路，我就没去研究过了。

下图是整流器电压的采样电路，根据科技先躯们的经验，当两输入电阻相等，两反馈电阻也相等时（姑且把同相端电阻也称为反馈电阻），电路的放大比例为RF/RI，下图为10/1000，即0.01倍，衰减型电路。

教科书上的公式推导过程我看来看去硬是看不明白，数学没学好是我的硬伤，但我相信公式是正确的，因为我用我自己的理解方式计算过，也实验过，放大比例确实是RF/RI，下面我就分享一下我的推导方法，也是各电压点的计算方法，但是要注意的是，这个计算方法是针对被测信号与放大器不共地的时候用的，在共地的时候计算法又不同，后面我会讲到。

图中，受测电压为540VDC，上正下负。

我们知道，运放工作在放大区时，正反输入端电压是相等的（理想状态下完全一致，实际有少许偏差，偏差值由运放品质决定），即虚短，那受测信号的负载电流可以等效于右图，我们由此计算出受测信号回路电流，540V/2000K=0.27MA，红色箭头为电流方向，OK。

我们还知道，运放还有虚断特性，即正反输入端的电流几乎为0，可以忽略不计，那我们就可以断定，流经两输入电阻的电流与流经两反馈电阻的电流是一样的，即4个电阻的电流都为0.27MA。

了解基本差动放大电路的动态分析
一、差模放大倍数
若输入到图Z0502电路中，差分对管（T1、T2）基极的信号电压Ui1、Ui2大小相等、极性相反，
这种输入方式称为差模输入方式，所加信号称为差模信号，常用Uid表示，Uid = Ui1 - Ui2，。

差动放大电路对差模信号的放大能力用差模放大倍数表示：
设单管放大电路的放大倍数为Au1、Au2，由于电路对称，Au1=Au2 ，则差动放大电路的输出电压为：
Uod = Uo1 - Uo2 = Au1Ui1 - Au2Ui2 = Au1（Ui1 - Ui2）GS0505
即输出电压与输入电压之差成比例，故称差分放大电路。

在差模输入时，Ui1 - Ui2 = Uid ，由式GS0504和式GS0505可得：
这表明差动放大电路双端输入一双端输出时的差模电压放大倍数等于单管放大电路的放大倍数。

计算差模放大倍数，可采用第二单元中介绍的微变等效电路分析法。

先画出图Z0502电路的交流等效电路，如图Z0504所示。

这里要注意两点，一是由于Ui1 = - Ui2 = Uid ／2，则Ie1 = Ie2，流过Re的差模信号电流为零，因此，Re对差模信号相当于短路，这与单管放大电路中的Re不同；二是由于Ui1 = - Ui2 ，且电路对称，UC1升高多少，UC2就下降多少，RL的中点电位保持不变，对应于交流地电位为零。

因此，半边交流等效电路如图Z0504（b）所示。

将图中三极管用简化h参数等效电路代替，便可求得单管放大电路的放大倍数，即：
若输出信号取自图Z0502电路某一管的集电极即单端输出方式，此时，输出信号有一半没。

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。