差分放大電路

差分放大電路特點：抑制零漂，通常在多級放大電路的第一級。6.1差分放大電路中的電流源

電流源是提供恒定電流的電子線路，在模擬集成電路中，廣泛的使用電流源為放大器提供穩(wěn)定的偏置電路或作為放大電路的有源負(fù)載。

在集成電路中可以起到較大電阻的作用

電路如圖所示，設(shè)T1、T2的參數(shù)完全相同。即

UBE1=UBE2,E1=E2,CEO1=CEO2,C1=C2,1=2，

鏡像電流源電路適用于較大工作電流(毫安數(shù)量級)的場合，若需減小C2的值，必要求R的值很大，而這在集成電路中難以實現(xiàn)。因此需要研究改進(jìn)型的電流源。1.鏡像電流源

當(dāng)較大時，B

可以忽略，所以C2

近似等于基準(zhǔn)電流REF,

2.微電流源在T2的射極電路接入電阻Re2,當(dāng)基準(zhǔn)電流REF一定時,C2可確定如下：

利用兩管基-射極電壓差UBE可以控制輸出電流C2。由于UBE的數(shù)值小,故用阻值不大的Re2即可獲得微小的工作電流由于T1對T2有溫度補償作用，所以C2的溫度穩(wěn)定性較好。

由于電流源具有直流電阻小而交流電阻很大的特點，在模擬集成電路中，廣泛的把它作為負(fù)載使用，稱為有源負(fù)載。

如圖所示電流源作為集電極負(fù)載。電流C2=C1等于基準(zhǔn)電流C3(REF)。同時，電流源常用作射極負(fù)載。IC23.電流源用作有源負(fù)載6.2差分式放大電路直接耦合：將前級的輸出端直接接后級的輸入端。可用來放大緩慢變化的信號或直流量變化的信號。+UCCuoRC2T2uiRC1R1T1R2––++RE2零點漂移：指輸入信號電壓為零時，輸出電壓發(fā)生緩慢地、無規(guī)則地變化的現(xiàn)象。uotO產(chǎn)生的原因：晶體管參數(shù)隨溫度變化、電源電壓波動、電路元件參數(shù)的變化。其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因，故也稱零漂為溫漂。一、零點漂移現(xiàn)象即ΔuI＝0，ΔuO≠0的現(xiàn)象?？朔仄姆椒ǎ阂胫绷髫?fù)反饋，溫度補償。典型電路：差分放大電路零點漂移的危害：直接影響對輸入信號測量的準(zhǔn)確程度和分辨能力。嚴(yán)重時，可能淹沒有效信號電壓，無法分辨是有效信號電壓還是漂移電壓。差分放大電路的工作情況

電路結(jié)構(gòu)對稱，在理想的情況下，兩管的特性及對應(yīng)電阻元件的參數(shù)值都相等。差分放大電路是抑制零點漂移最有效的電路結(jié)構(gòu)。差分放大原理電路

+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2兩個輸入、兩個輸出兩管靜態(tài)工作點相同二、差分放大電路uo=VC1－VC2

=0uo=(VC1+VC1

)－(VC2+

VC2)=0靜態(tài)時，ui1

=

ui2

=0當(dāng)溫度升高時ICVC（兩管變化量相等）

對稱差分放大電路對兩管所產(chǎn)生的同向漂移都有抑制作用。+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T2VC1VC21.零點漂移的抑制2.有信號輸入時的工作情況

兩管集電極電位呈等量同向變化，所以輸出電壓為零，即對共模信號沒有放大能力。(1)共模信號

ui1=ui2

大小相等、極性相同

差動電路抑制共模信號能力的大小，反映了它對零點漂移的抑制水平。+UCCuoRCRB2T1RB1RCRB2RB1+–ui1ui2++––T2共模信號需要抑制+UCCuoui1RCRB2T1RB1RCui2RB2RB1+++–––T22.有信號輸入時的工作情況兩管集電極電位一減一增，呈等量異向變化，(2)差模信號

ui1=–ui2

大小相等、極性相反uo=(VC)－(-VC)=2VC即對差模信號有放大能力。+–+–+–+–+–+–差模信號是有用信號(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。例1:

ui1=10mV,ui2=6mVui2=8mV－2mV例2:

ui1=20mV,ui2=16mV可分解成:

ui1=18mV+2mVui2=18mV－2mV可分解成:

ui1=8mV+2mV共模信號差模信號

放大器只放大兩個輸入信號的差值信號。(3)比較輸入

ui1、ui2大小和極性是任意的。

這種輸入常作為比較放大來應(yīng)用，在自動控制系統(tǒng)中是常見的。

共模信號為：差模信號為：（4）差分放大電路的輸入輸出形式1.雙端輸入、雙端輸出（雙入雙出）

2.雙端輸入、單端輸出（雙入單出）

3.單端輸入、雙端輸出（單入雙出）

4.單端輸入、單端輸出（單入單出）

其中3.4的動態(tài)計算與1.2相同差分放大器共有四種輸入輸出方式:

差模電壓增益共模電壓增益差模輸入電阻輸出電阻主要討論的問題有：

如圖所示，它由兩個特性相同的晶體管，T1、T2組成對稱電路，電路參數(shù)也對稱，

即

RC1=RC2=RC三、基本差分式放大電路

1.工作原理

(1)靜態(tài)分析當(dāng)沒有輸入信號電壓時，輸出信號電壓Uo也為0。

(2)動態(tài)分析當(dāng)在電路兩個輸入端各加一個大小相等、極性相反的信號電壓時，一管電流將增加，另一管電流則減小，所以輸出信號電壓不為0，輸出端間有信號電壓輸出。這種輸入方式稱為差模輸入。2.主要技術(shù)指標(biāo)的計算

(1)差模電壓增益

a.雙端輸入雙端輸出

當(dāng)集電極c1、c2兩點間接入負(fù)載電阻RL時,

綜上分析可知，在電路完全對稱、雙端輸入、雙端輸出的情況下，基本差分式電路與單邊電路的電壓增益相等。可見，該電路是用成倍的元器件以換取抑制零點漂移的能力。

b.雙端輸入單端輸出如輸出電壓取自其中一管的集電極(uo1或uo2)，則稱為單端輸出，其電壓增益只有雙端輸出時的一半，即

(2)共模電壓增益

a.雙端輸出如圖所示，當(dāng)從兩管集電極輸出時，由于電路的對稱性，其輸出電壓uOC約為0，而

要達(dá)到電路完全對稱是不易的，即使這樣這種電路抑制共模信號的能力也是很強的。

b.單端輸出

由上式可知，ro越大，AuC1越小，它抑制共模信號能力越的強。（CommonModeRejectionRatio)

全面衡量差動放