差分放大电路

发布时间:2024-05-19 15:59:16 作者:汉语成语

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:VBE1=VBE2,Rc1=Rc2=Rc,Rb1=Rb2=Rb,β1=β2=β。电路有两个输入端和两个输出端。

原理

(1)当vi1=vi2=0时,即静态时,电路对称:Ic1=Ic2=I0/2,Rc1Ic1=Rc2Ic2,Vo=Vc1-Vc2=0即输入为0时,输出也为0。

(2)加入差模信号时,即vs1=-vs2=vsd/2,从电路看vB1增大使得iB1增大,使ic1增大,使得vc1减小vB2减小使得iB2减小,又使得ic2减小,使得vc2增大.由此可推出:vo=vc1-vc2=2vc1,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vs1=vs2,电路的对称性和恒流源偏置,理想情况下vo=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

IC1=IC2=Ic=IO/2

VC1=VC2=Vcc-IcRc

IB1=IB2=Ic/β=IB=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:vi1=-vi2=vid/2,则iC1上升时,iC2下降。

若电路完全对称时,则△iC1=△iC2,因为IO不变,因此ve=0。负载在电路完全对称,双入双出的下,AVD=AV1,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Ri:从两个输入端看进去的等效电阻Ri=2rbe

差模输出电阻R0:从两个输出端看进去的等效电阻R0=2RCR0,Ri是单管的两倍。

(3)共模电压增益

①双端输出的AVC。

因为vi1=vi2,此时变化量相等,即vC1=vC2,因此

实际上,电路完全对称是不容易的,但即使这样,AVC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AVC

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ie。ve=2ieRe,这相当于每个BJT的发射极分别接2Re电阻,这里的Re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