差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的
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差分放大电路工作原理差分放大电路是一种常见的电子电路,它在信号处理和放大中起着非常重要的作用。
差分放大电路通常由两个放大器组成,它们的输入信号是相反的,输出信号是它们输入信号的差值。
这种电路结构可以有效地抑制共模干扰,提高信号的抗干扰能力,因此在许多应用中得到了广泛的应用。
差分放大电路的工作原理主要包括差分输入、差分放大和差分输出三个部分。
首先,差分放大电路的输入端接收到两个相反的信号,它们经过放大器的放大作用后得到了两个对应的放大信号。
然后,这两个放大信号经过差分运算,得到了它们的差值作为输出信号。
在这个过程中,放大器的增益和偏置电压等参数都会对差分放大电路的工作性能产生影响。
差分放大电路的工作原理可以用数学模型来描述。
假设两个输入信号分别为Vin+和Vin-,放大器的增益分别为A1和A2,那么放大器的输出信号可以分别表示为Vout+和Vout-。
根据差分放大电路的定义,它们的差值可以表示为:Vout = A1 (Vin+ Vin-) A2 (Vin+ Vin-)。
通过这个数学模型,我们可以清晰地看到差分放大电路的工作原理,它通过放大器的放大作用和差分运算,得到了输入信号的差值作为输出信号。
这种工作原理使得差分放大电路在信号处理中具有很好的线性和抗干扰能力,特别适用于需要高精度放大和抑制干扰的场合。
除此之外,差分放大电路还有一些特殊的工作原理。
例如,它可以通过反馈网络来实现对输出信号的控制和调节,从而实现对信号的精确放大和处理。
同时,差分放大电路还可以通过选择不同的放大器类型和参数来适应不同的应用场合,如低噪声放大、高速放大等。
总的来说,差分放大电路的工作原理是基于放大器的放大作用和差分运算,通过对输入信号进行放大和差分处理,得到了输出信号的差值。
这种工作原理使得差分放大电路在信号处理和放大中具有很好的性能和应用前景。
希望本文对您对差分放大电路的工作原理有所帮助。
差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理基于差分输入信号的放大和相位逆转。
通过合理设置电路参数和拓扑结构,可以实现对不同频率范围的信号进行差分放大,并在输出端得到符合要求的放大信号。
一、差分放大电路的示意图和基本工作原理差分放大电路一般由两个共模信号输入端和一个差模信号输出端组成。
下图展示了一个基本的差分放大电路示意图。
[image]图1 基本差分放大电路示意图在差分放大电路中,输入端的两个信号V1和V2分别与两个输入电阻R1和R2相连。
两个输入电阻串联在一起,可以看作一种差分输入电路。
输出端的信号Vout与两个电阻R3和R4相连,输出信号的放大程度与这两个电阻的大小有关。
接下来,我们根据差分放大电路的基本示意图,详细介绍其工作原理。
1、差分输入信号差分输入信号是指两个输入端的信号之间的差值。
在实际应用中,这两个输入信号可能是来自传感器、放大器、传输线等。
当这两个信号的接收、传输、处理过程是一致的时候,我们称其为共模信号;反之,称其为差模信号。
差分放大电路能够放大差分输入信号的主要原因在于它能够对共模信号和差模信号分别进行处理,并最终得到差模信号的放大输出。
2、差分放大和相位逆转在差分放大电路中,我们一般会通过一个共源共极型场效应管或者双极晶体管来实现对差分输入信号的放大。
这些放大器的特点是能够将输入信号放大,并将放大后的信号的相位逆转180度。
当输入信号V1和V2同时增大时,放大器会对其进行放大,并通过输出端Vout输出差分放大后的信号。
此时,输出信号与输入信号V1和V2之间的差值是放大的,反之亦然。
这种差分放大和相位逆转的特性使得差分放大电路在抑制共模干扰、增强信号质量等方面有着独特的优势。
二、差分放大电路的主要工作特性差分放大电路相对于单端放大电路具有一些独特的工作特性。
在实际应用中,我们可以通过调节电路参数、选取合适的电路拓扑结构等方法来实现对其工作特性的优化。
1、抑制共模干扰共模干扰是指在传感器、放大器、传输线等系统中,由于接地线、电源线、环境噪声等原因引入的干扰。
差分放大电路的原理
差分放大电路是一种常用的电子放大电路,其原理基于信号的差分放大。
差分放大电路由两个相同的电路分支组成,每个电路分支都有一个晶体管及其相关的其他电子元件。
这两个电路分支互为镜像,其中一个电路分支输出信号是输入信号的正相位,而另一个电路分支输出信号则是输入信号的负相位。
差分放大电路的工作原理是利用两个相对反向的信号进行放大。
当输入信号施加到差分放大电路的输入端时,该信号将被分成两个信号,一个信号经过一个电路分支,另一个信号经过另一个电路分支。
在每个电路分支中,信号被放大,并且输出信号的幅值与输入信号的幅值成正比。
差分放大器的特点是具有较强的抗干扰能力,因为它能够将共模干扰信号抵消掉。
共模干扰信号是指同时施加在两个输入端的相同幅值、相同相位的干扰信号。
差分放大电路能够将这种共模干扰信号减小甚至完全抵消掉,只放大差模信号,从而提高了系统的信噪比和精确度。
差分放大电路广泛应用于音频放大器、通信系统、测量仪器等领域。
通过合理设计和优化差分放大电路的参数,可以实现更高的放大倍数、更低的噪声水平和更好的线性度,从而满足不同应用场景的需求。
差分放大电路工作原理
差分放大电路是一种常见的电子电路,它在信号处理和放大中起着重要作用。
差分放大电路可以将两个输入信号进行放大,并且可以消除共模干扰,提高信号的质量和准确性。
本文将介绍差分放大电路的工作原理及其应用。
差分放大电路由差分放大器和输出级组成。
差分放大器由两个输入端和一个输
出端组成,输入端分别连接两个输入信号,输出端连接输出级。
差分放大器的工作原理是利用两个输入信号的差值进行放大,从而增强信号的幅度。
同时,差分放大器还可以通过反馈电路来调节放大倍数和增益,使得输出信号符合要求的电压范围。
差分放大电路的工作原理可以用以下几点来解释,首先,当两个输入信号相同时,差分放大器的输出为零,即消除了共模干扰。
其次,当两个输入信号不同时,差分放大器会将它们的差值放大,从而增强了差异信号的幅度。
最后,输出级对放大后的信号进行进一步处理,以满足特定的应用需求。
差分放大电路在实际应用中有着广泛的用途。
例如,在音频处理中,差分放大
电路可以用来增强左右声道的差异信号,从而提高立体声效果。
在通信系统中,差分放大电路可以用来处理接收到的信号,提高信号的质量和准确性。
在测量仪器中,差分放大电路可以用来放大微弱的差异信号,从而提高测量的精度和灵敏度。
总的来说,差分放大电路通过差分放大器和输出级的协同作用,可以实现对输
入信号的放大和处理,同时消除共模干扰,提高信号的质量和准确性。
它在各种电子设备和系统中都有着重要的应用,是现代电子技术中不可或缺的一部分。
希望本文对差分放大电路的工作原理有所帮助,并能够对相关领域的研究和应用提供一定的参考价值。
差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的
3.3差分放大电路 3.3.1差分放大电路的工作原理
一、差分放大电路的组成及静态分析
1、电路组成:差分放大器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。
“对
称”的含义是两个三极管的特性一致,电路参数对应相等。
2、电路特性:
(1)差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用;
(2)差动放大电路对差模信号有放大作用;
(3)共模负反馈电阻Re的作用:?稳定静态工作点。
?对差模信号无影响。
?对共模
信号有负反馈作用:Re越大对共模信号的抑制作用越强;也可能使电路的放大能力变差。
图1
(a)电路 (b)直流通路
3、静态分析
V,U+IR EEBEQ1EE
VU,EEBEQ1I ,ERE
VU,EEBEQII ,,CQCQ122RE
U,V,IR; U,V,IRCQ1CCCQ1C CQ2CCCQ2C
u,U -U,0oCQ1CQ2
二、差分放大电路的动态分析
1、差模输入与差模特性
u ,–u i1i2
u,u –u,2uidi1i2 i1
u称为差模输入电压。
id
i,–ic2c1
i,I+i i,I+i,I-iC1CQ1c1 C2CQ2c2CQ1c1
u,V –i R,U+ uC1CCC1CCQ1o1
u,V –i R,U+ uC2CCC2CCQ2o2
u,u –u,2uodC1C2o1
图2差分放大电路差模信号输入
(a)差模信号输入 (b)差模信号交流通路
uod A,,Audud1uid
R,,CA ,udrbe
当图(a)所示电路中,两集电极之间接有负载电阻R时, L/ R,R//(R/2)LCL /R26mV26mV,,/Lrr(1)200(1),,,,,,,,,A ,bebbudI(mA)I(mA)rEQEQbe
R= 2r ; R? 2R idbeOC
例1、电路如图1所示,已知V,V,12V,R=20KΩ,R=10KΩ,R=20K CCEEECL
Ω,V、V的β=β=80,U=U=0.7V,r’=200Ω。
试求:(1)V、V的静态工作点I1212BEQ1BEQ2bb11CQ1
uo及U;(2)差模电压放大倍数A=、差模输入电阻R和输出电阻R。
CQ1udidui
VU,EEBEQ解:(1)=0.283mA II,,CQCQ122RE
U,V,IR,9.17V CQ1CCCQ1C
26mV26mV/rr(1)200(1),,,,,,,,,(2) =7.59 KΩ bebbI(mA)I(mA)EQEQ / R,R//R LCL
/R,,LA差模电压放大倍数=-52.7 ,udrbe
R= 2r =15.2 KΩ idbe
R= 2R=20KΩ OC
/例2、差分电路如图3所示,已知β=β=60,U=U=0.7V,=200Ω。
试求:(1)静态r12BEQ1BEQ2bb
uo工作点I及U;(2)差模电压放大倍数A=、差模输入电阻R和输出电阻R。
CQ1CEQ1udidui
图3
解:(1)由于基极电流很小,R上的压降很小而可以略去, B
VU,EEBEQ=0.83mA II,,CQCQ122RE
U,V,IR,U,5.9V CEQ1CCCQ1CEQ
26mV26mV/rr(1)200(1),,,,,,,,,(2)?2.1KΩ bebbI(mA)I(mA)EQEQ
,R,CA,=-120 udR,rBbe
(3) R= 2(R+r)=8.2KΩ idBbe
R= 2R=16.4KΩ OC
2、共模输入与共模抑制比
u ,u,u i1i2ic
图3差分放大电路共模信号输入
(a)共模信号输入 (b)共模信号交流通路
u,u –u,0 ocC1C2
A,u/u ucocic
如完全对称的差分电路,A,0 uc
Aud共模抑制比:K, CMRAuc
Aud用分贝表示,则为K(dB),20lg CMRAuc
一般差分放大电路的K约为60dB,较好的可达120dB。
CMR
练习题:书中96页,第1题。
3.3.2具有电流源差分放大电路
一、电流源电路
为了提高差分放大电路对共模信号的抑制能力,常采用电流源代替R。
E
图4 三极管电流源
(a)电路 (b)符号
为了提高电流源输出电流的温度稳定性,常利用二极管来补偿晶体管的U随温度变化BE对输出电流的影响,如图5(a)所示。
当二极管与晶体管发射结具有相同的温度系数时,可达到较好的补偿效果。
在集成电路中,常用晶体管接成二极管来实现温度补偿作用,如图5(b)
所示。
图2(b)所示电路中,I称为基准电流,由于I。
与I成比例,故称为比例型电流源。
REFREF
图5比例型电流源
(a) 二极管温度补偿电路 (b)比例型电流源 (c)多路电流源
V,U1CCBE I,REFR,R1
当I与I 0REF
R1相差不多时,U?U,所以 I,IBE1BE20REFR2图2(c)所示为多路输出比例电流源:
RR11; I,II,I0203REFREFRR22镜像和微电流源:
图6镜像和微电流源
(a)镜像电流源 (b)微电流源
(a)镜像电流源:
I,I0REF
(b)微电流源:
UU,12BEBEI ,0R2
用场效应管构成电流源电路:
图7 NMOS管电流源
(a)原理电路 (b)采用V代替R3
二、具有电流源的差分放大电路
图8具有电流源的差分放大电路
(a)电路 (b)简化电路
V,U4EEBEI,I, 4REFCR,R12
R2 III,,30CREFR3
、差分放大电路如图9所示,已知=0.7V, β=100,r’=200Ω。
试求:(1)电路例1UbbBEQ
uo的静态工作点U;(2)差模电压放大倍数 A=;(3)差模输入电阻R和输出电CQ2udidui
阻R。
O
图9
12,0.7I,I,解:(1)?0.7mA REFC315,1
1I,,I=0.7mA 0REF1
1III,, =0.35mA CQ1CQ202
U,U,12V,I,12=7.8V CQ1CQ2CQ1
26mV26mV/rr(1)200(1)(2) ,,,,,,,,,bebbI(mA)I(mA)EQEQ
R,,C差模电压放大倍数=-156 A,udrbe
(3)R= 2r =15.4 KΩ idbe
R= 2R=24KΩ OC
电流源电路应用:
(1) 为集成运放各级电路提供小而稳定的偏置电流。
2) 由于电流源具有直流电阻小,交流电阻大的特点,在集成运(放中作为各放大级的负
载—有源负载,目的是提高电压增益。
练习题:书中128页,第13题。
3.3.3差分放大电路的单端输入、输出方式一、单端输入
图10差分放大电路的单端输入、单端输出
(a)反相输出 (b)同相输出二、单端输出
3.3.4差分放大电路的差模传输特性及应用一、差分放大电路的差模传输特性
二、差分放大电路的应用。