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差分放大电路
阅读:118976时间:2011-01-10 10:57:33

  差分放大电路是由两个晶体管组成的对称结构放大电路。在理想情况下, 两管的特性及对应电阻元件的参数值都相同,因此,两管的静态工作点也必然相同。差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显着特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。

基本的

  基本差分式放大器如图所示。 图中 T1,T2是特性 的晶体管,电路对称,参数也对称。如:V BE1 =V BE2 ,R c1 =R c2 =R c ,R b1 =R b2 = R b ,β1 =β2 =β。电路有两个输入端和两个输出端。

基本的差分放大电路

 

原理

  (1)当v i1 =v i2 =0时,即静态时, 电路 对称:I c1 = I c2 = I 0 /2, R c1 I c1  = R c2 I c2 ,V o =V c1 -V c2 =0 即输入为0时,输出也为0 。

  (2)加入差模信号时,即v s1 =-v s2 =v sd /2,从电路看v B1 增大使得i B1 增大,使i c1 增大,使得v c1 减小v B2 减小使得i B2 减小,又使得i c2 减小,使得v c2 增大.由此可推出:v o =v c1  - v c2 =2v c1 ,每个变化量v不等于0, 有信号输出。

  若在输入端加共模信号,即v s1 =v s2 , 电路的对称性和恒流源偏置,理想情况下v o =0,无输出。

  这 所谓"差动"的意思;即两个输入端之间有差别, 输出端才有变动。

参数计算

  (1)静态工作点的估算

  I C1 =I C2 =I c =I O /2

  V C1 =V C2 =V cc -I c R c

  I B1 =I B2 =I c /β=I B =I/2β

  (2)差摸电压增益和输入、输出电阻

  差放电路有两个输入端和两个输出端。同样, 输出也分双端输出和单端输出方式。组合起来,有四种连接方式:双端输入双端输出、双端输入单端输出,单端输入双端输出,单端输入单端输出。

  (a)双入双出电路

  差模输入: v i1 =-v i2 =v id /2,则i C1 上升时,i C2 下降。

  若电路完全对称时,则△i C1 =△i C2 , 因为I O 不变,因此v e =0。负载在电路完全对称,双入双出的 下,A VD =A V1 ,可见该电路使用成倍的元器件换取抑制零漂的能力。

  差模输入电阻R i :从两个输入端看进去的等效电阻R i =2r be

  差模输出电阻R 0 :从两个输出端看进去的等效电阻R 0 =2R C  R 0 , R i 是单管的两倍。

  (3)共模电压增益

  ① 双端输出的A VC 。

  因为v i1 =v i2 ,此时变化量相等,即v C1 =v C2 ,因此

  实际上,电路完全对称是不容易的,但即使这样,A VC 也很小,放大电路的抑制共模能力还是很强的.

  ② 单端输出的A VC

  对于共模信号, 因为两边电流同时增大或同时减小.因此在e极处得到的是两倍的i e 。v e =2i e R e ,这相当于每个BJT的发射极分别接2R e 电阻,这里的R e就是恒流源交流等效电阻)因此有

动态分析

  1. 差模输入与差模特性

  差模输入:差分放大电路的两个输入信号大小相等,极性相反。

  差模电压放大倍数:差模输出电压uod与差模输入电压uid的比值。

  差模输入电阻:从放大电路两个输入端看进去所呈现的等效电阻。

  差模输出电阻:差分放大电路两管集电极之间对差模信号所呈现的电阻。

  差模输入      ui1 = – ui2 ,大小相同,极性相反。

  差模输入电压      uid = ui1 – ui2 = 2ui1 使得    ic1 = – ic2,uo1 = –uo2

  差模输出电压      uod = uC1 – uC2 = uo1 – ( – uo2)= 2uo1

  差模电压放大倍数

  差模输入电阻     Rid = 2rbe

  差模输出电阻     Rod = 2RC

差分放大电路的动态分析

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