差動(dòng)放大電路原理介紹

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上從電路結(jié)構(gòu)上說，差動(dòng)放大電路由兩個(gè)完全對(duì)稱的單管放大電路組成。由于電路具有許多突出優(yōu)點(diǎn)，因而成為集成運(yùn)算放大器的基本組成單元。 一、差動(dòng)放大電路的工作原理 最簡(jiǎn)單的差動(dòng)放大電路如圖7-4所示，它由兩個(gè)完全對(duì)稱的單管放大電路拼接而成。在該電路中，晶體管T1、T2型號(hào)一樣、特性相同，RB1為輸入回路限流電阻，RB2為基極偏流電阻，RC為集電極負(fù)載電阻。輸入信號(hào)電壓由兩管的基極輸入，輸出電壓從兩管的集電極之間提取(也稱雙端輸出)，由于電路的對(duì)稱性，在理想情況下，它們的靜態(tài)工作點(diǎn)必然一一對(duì)應(yīng)相等。圖7-4 最簡(jiǎn)單的差動(dòng)放大電路 1抑制零點(diǎn)漂移 在輸入電壓為零， ui1 = u

2、i2 = 0 的情況下，由于電路對(duì)稱，存在IC1 = IC2，所以兩管的集電極電位相等，即 UC1 = UC2，故 uo = UC1 - UC2 = 0。 當(dāng)溫度升高引起三極管集電極電流增加時(shí)，由于電路對(duì)稱，存在 ，導(dǎo)致兩管集電極電位的下降量必然相等，即 所以輸出電壓仍為零，即 。由以上分析可知，在理想情況下，由于電路的對(duì)稱性，輸出信號(hào)電壓采用從兩管集電極間提取的雙端輸出方式，對(duì)于無論什么原因引起的零點(diǎn)漂移，均能有效地抑制。 抑制零點(diǎn)漂移是差動(dòng)放大電路最突出的優(yōu)點(diǎn)。但必須注意，在這種最簡(jiǎn)單的差動(dòng)放大電路中，每個(gè)管子的漂移仍然存在。 2動(dòng)態(tài)分析 差動(dòng)放大電路的信號(hào)輸入有共模輸入、差模輸入、比較輸

3、入三種類型，輸出方式有單端輸出、雙端輸出兩種。 (1)共模輸入。 在電路的兩個(gè)輸入端輸入大小相等、極性相同的信號(hào)電壓，即 ，這種輸入方式稱為共模輸入。大小相等、極性相同的信號(hào)為共模信號(hào)。 很顯然，由于電路的對(duì)稱性，在共模輸入信號(hào)的作用下，兩管集電極電位的大小、方向變化相同，輸出電壓為零(雙端輸出)。說明差動(dòng)放大電路對(duì)共模信號(hào)無放大作用。共模信號(hào)的電壓放大倍數(shù)為零。(2)差模輸入。 在電路的兩個(gè)輸入端輸入大小相等、極性相反的信號(hào)電壓，即ui1 = -ui2 ,這種輸入方式稱為差模輸入。大小相等、極性相反的信號(hào)，為差模信號(hào)。 在如圖7-4所示電路中，設(shè)ui1 0 ui2 0，則在ui1的作用下，T

4、1管的集電極電流增大 ，導(dǎo)致集電極電位下降(為負(fù)值)；同理，在Ui2的作用下，T2管的集電極電流減小，導(dǎo)致集電極電位升高(為正值)，由于 = ，很顯然， 和大小相等、一正一負(fù)，輸出電壓為 uo = - 若 = 2V， = 2V，則 uo = -2 - 2 =-4V 可見，差動(dòng)放大電路對(duì)差模信號(hào)具有較好的放大作用，這也是其電路名稱的由來。 (3) 比較輸入 兩個(gè)輸入信號(hào)電壓大小和相對(duì)極性是任意的，既非差模，又非共模。在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，經(jīng)常運(yùn)用這種比較輸入的方式。 例如，我們要將某一爐溫控制在1000 ，利用溫度傳感器將爐溫轉(zhuǎn)變成電壓信號(hào)作為ui2加在T2的輸入端。而ui1是一個(gè)基準(zhǔn)電壓，其大小等

5、于1000 時(shí)溫度傳感器的輸出電壓。如果爐溫高于或低于1000 ，ui2會(huì)隨之發(fā)生變化，使ui2與基準(zhǔn)電壓ui1之間出現(xiàn)差值。差動(dòng)放大電路將其差值進(jìn)行放大，其輸出電壓為 uo = Au(ui1 - ui2). ui1 - ui2的差值為正，說明爐溫低于1 000 ，此時(shí)uo為負(fù)值；反之，uo為正值。我們就可利用輸出電壓的正負(fù)去控制給爐子降溫或升溫。 差動(dòng)放大電路是依靠電路的對(duì)稱性和采用雙端輸出方式，用雙倍的元件換取有效抑制零漂的能力。每個(gè)管子的零漂并未受到抑制。再者，電路的完全對(duì)稱是不可能的。如果采用單端輸出(從一個(gè)管子的集電極與地之間取輸出電壓)零點(diǎn)漂移就根本得不到抑制。為此，必須采用有效措

6、施抑制每個(gè)管子的零點(diǎn)漂移。二、典型差動(dòng)放大電路 典型差動(dòng)放大電路如圖7-5所示，與最簡(jiǎn)單的差動(dòng)放大電路相比，該電路增加了調(diào)零電位器Rp、發(fā)射極公共電阻RE和負(fù)電源EE。圖7-5典型差動(dòng)放大電路 下面分析電路抑制零點(diǎn)漂移的原理、發(fā)射極公共電阻RE(可以認(rèn)為調(diào)零電位器Rp是RE的一部分)和負(fù)電源EE的作用。 由于電路的對(duì)稱性，無論是溫度的變化還是電源電壓的波動(dòng)，都會(huì)引起兩個(gè)三極管集電極電流和電壓的相同變化，即 = ，或 U01= U02，因此，其中相同的變化量互相抵消，使輸出電壓不變，從而抑制了零點(diǎn)漂移。當(dāng)然，實(shí)際情況是：為了克服電路不完全對(duì)稱引起的零點(diǎn)漂移及減小每個(gè)三極管集電極對(duì)地的漂移電壓，電

7、路中增加了發(fā)射極公共電阻RE，它具有電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。例如溫度升高時(shí)，T1和T2的集電極電流和 都要增大，它們的發(fā)射極電流和會(huì)增大，流過發(fā)射極公共電阻的電流IE= + 也會(huì)增大，RE上的電壓增大，T1和T2的發(fā)射極電位升高，使和 減小，則和 減小，從而抑制了和的增加。這樣，由于溫度變化引起的每個(gè)管子的漂移，通過RE的作用得到了一定程度的抑制。抑制零點(diǎn)漂移的過程，如圖7-6所示。由溫度變化造成每個(gè)三極管輸出電壓的漂移都得到一定程度的抑制，且RE的阻值越大，抑制零漂的作用就會(huì)越強(qiáng)。 圖7-6 抑制零點(diǎn)漂移的過程 由于差模信號(hào)使兩個(gè)三極管的集電極電流一增一減，只要電路的對(duì)稱性足夠好

8、，其變化量的大小相等，流過RE的電流就等于靜態(tài)值不變，因此RE對(duì)差模信號(hào)的放大基本上不產(chǎn)生影響。 既然RE不影響差模信號(hào)的放大，為了使RE抑制零漂的作用顯著一些，其阻值可以取得大一些。但是，在UCC一定的情況下，過大的RE會(huì)使管壓降UCE變小，靜態(tài)工作點(diǎn)下移，集電極電流減小，電壓放大倍數(shù)下降。為此，接入負(fù)電源EE來補(bǔ)償RE上的靜態(tài)壓降(一般使EE = )，從而保證兩個(gè)三極管合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 在輸入信號(hào)電壓為零時(shí)，因電路不會(huì)完全對(duì)稱，會(huì)使輸出電壓不等于零。這時(shí)可調(diào)節(jié)電位器Rp使輸出電壓為零，所以Rp稱為調(diào)零電位器。但因Rp會(huì)使電壓放大倍數(shù)降低，所以其阻值不宜過大，一般為幾十歐到幾百歐。 由以上分析可知，典型差動(dòng)放大電路