電工電子課件：差動放大電路

差動放大電路簡單形式的差動放大電路差動放大電路可以有效的抑制零點漂移，被廣泛的應用于模擬集成電路。其特點是電路結構對稱，元件參數(shù)對稱。差動放大電路有兩個信號輸入端和兩個信號輸出端；信號可以單端、雙端輸入，也可以單端、雙端輸出。差動放大電路靜態(tài)工作情況簡單形式的差動放大電路電路的對稱性

零點漂移

對稱差動放大電路對于各種原因引起的兩管同向漂移都具有抑制作用，常作為多級放大電路的輸入級。動態(tài)工作情況差動放大電路兩輸入端輸入信號電壓ui1，ui2可以看做是兩輸入端輸入大小相等、極性相同的共模信號uic，uic以及兩輸入端輸入大小相等、極性相反的差模信號uid/2，-uid/2的疊加；放大電路對兩端輸入信號電壓ui1，ui2的響應也可看做是對兩共模輸入信號電壓和兩差模輸入信號電壓的響應

共模輸入：差動放大電路兩個輸入端的輸入信號電壓大小相等、極性相同。對于完全對稱的放大電路而言，兩三極管的集電極電位變化相同，因而雙端輸出電壓為零。由于元件參數(shù)的微小差異，三極管特性的差異，使輸入共模電壓uic時，共模輸出電壓uoc并不等于零

共模電壓放大倍數(shù)：

共模電壓放大倍數(shù)越小，電路抑制零點漂移的能力越強

差模輸入：兩個輸入端輸入信號電壓大小相等、極性相反差動放大電路兩個輸入端輸入差模信號的交流通路

差動放大電路兩個輸入端輸入差模信號的交流通路

總結：分析差動放大電路兩輸入端輸入信號電壓ui1，ui2的電壓放大倍數(shù)，由于放大電路抑制共模信號，可直接求差模信號放大電路對差模信號uid=ui1-ui2的電壓增益即是對輸入信號ui1，ui2的電壓增益

共模抑制比：差模與共模放大倍數(shù)的比值

共模抑制比衡量放大電路放大差模信號和抑制共模信號的能力。共模抑制比越大，表示放大電路放大差模信號的能力越強，而受共模信號的影響越小。

理想情況下共模電壓放大倍數(shù)Ac=0，KCMR為無窮大，實際上電路不可能完全對稱，共模抑制比不會趨于無窮大差動放大電路由于電路的對稱性能抑制零點漂移。實際上電路完全對稱的理想情況并不存在，僅靠提高電路的對稱性來抑制零點漂移是有限度的。如果差動放大電路采取單端輸出，則零點漂移無法抑制。差動放大電路常見的差動放大電路典型差動放大電路

Re為共模反饋電阻，不論什么原因引起的兩管同向漂移，Re都能增強差動放大電路抑制零點漂移的能力。Re對差模信號不起作用，不影響差模信號的放大效果

典型差動放大電路

電路采取雙電源供電，引入負電源UEE是用來補償Re兩端的直流壓降，從而使電路獲得合適的靜態(tài)工作點。

BP為調零電位器，調節(jié)BP可保證在輸入電壓為零時，輸出電壓等于零。但BP對差模信號也起作用，因此阻值不宜過大，一般取幾十歐到幾百歐之間。恒流源差動放大電路

典型差動放大電路中Re越大，抑制共模信號的能力越強，越能穩(wěn)定三極管集電極電流。但集成電路中制造大電阻非常困難，而集成一個三極管所占的面積要小，也比較經(jīng)濟在集成電路中，常采用恒流源來代替Re在電路中的作用

恒流源差動放大電路

通過設置合適的靜態(tài)工作點，使偏置三極管VT3工作在線性放大區(qū)，由三極管的輸出特性曲線可知流過VT3集電極的電流幾乎與加在VT3集電極和發(fā)射極之間的電壓無關，從而使流過差動放大三極管VT1，VT2的集電極、發(fā)射極電流基本恒定，有效抑制零點漂移。恒流源差動放大電路的常用簡化畫法集成電路中也經(jīng)常把RC用恒流源來代替

實際電路中還有鏡像電流源、微電流源等鏡像電流源微電流源

鏡像電流源工作電流IC2多為毫安級，與鏡像電流源相比，微電流源容易把工作電流IC2控制在微安級集成電路中也經(jīng)常把集電極電阻RC用恒流源來代替

鏡像電流源和微電流源

帶有源負載的差動放大電路

其中T1，T2為差動放大管，T3，T4作為鏡像電流源作T1，T2的負載，T5，T6與RE5，RE6構成電流源為電路提供穩(wěn)定的靜態(tài)工作點。雙電源供電，雙端輸入、單端輸出。放大電路基礎反饋：將放大電路輸出回路中輸出量的一部分或全部、通過一定的方式送回到輸入回路中去。反饋放大電路的框圖

反饋放大電路的框圖包含基本放大電路和反饋電路兩部分，二者構成閉合環(huán)路，稱為閉環(huán)放大電路的輸入信號

輸出信號

反饋信號

凈輸入信號

反饋放大電路的框圖

放大電路的輸入信號

輸出信號

反饋信號

凈輸入信號

基本放大電路的放大倍數(shù)

反饋網(wǎng)絡的傳輸系數(shù)，稱為反饋系數(shù)

如果反饋信號與輸入信號作用相同，使凈輸入信號增加，這種反饋稱為正反饋；如果反饋信號與輸入信號作用相反，使凈輸入信號減少，這種反饋稱為負反饋。放大電路一般采用負反饋，反饋網(wǎng)絡一般由無源元件組成負反饋放大電路的凈輸入信號

閉環(huán)放大倍數(shù)

反饋的分類直流反饋和交流反饋:若反饋信號中只含有直流分量，則稱為直流反饋；若反饋信號中只含交流分量，則成為交流反饋。直流負反饋用來穩(wěn)定放大電路的靜態(tài)工作點，交流負反饋用來改善放大電路的交流性能。電壓反饋和電流反饋:電壓反饋與電流反饋由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸出端的取樣對象決定。若反饋信號取自輸出電壓，與輸出電壓成比例，稱為電壓反饋；若反饋信號取自電流，與輸出電流成比例，則稱為電流反饋。串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋:串聯(lián)反饋和并聯(lián)反饋由反饋網(wǎng)絡在放大電路輸入端的連接方式判斷。如果反饋信號與輸入信號以電壓形式比較，即反饋網(wǎng)絡與基本放大電路串聯(lián)連接，稱為串聯(lián)反饋；如果反饋信號與輸入信號以電流形式比較，即反饋網(wǎng)絡與基本放大電路并聯(lián)連接，稱為并聯(lián)反饋。交流負反饋有以下四種組態(tài):電壓串聯(lián)負反饋、電流串聯(lián)負反饋、電壓并聯(lián)負反饋、電流并聯(lián)負反饋電壓串聯(lián)負反饋放大電路的放大倍數(shù)：

反饋網(wǎng)絡的反饋系數(shù)：

閉環(huán)放大倍數(shù)：

電流串聯(lián)負反饋放大電路的放大倍數(shù)：

反饋網(wǎng)絡的反饋系數(shù)：

閉環(huán)放大倍數(shù)：

電壓并聯(lián)負反饋放大電路的放大倍數(shù)：

反饋網(wǎng)絡的反饋系數(shù)：

閉環(huán)放大倍數(shù)：

電流并聯(lián)負反饋放大電路的放大倍數(shù)：

反饋網(wǎng)絡的反饋系數(shù)：

閉環(huán)放大倍數(shù)：

交流反饋的判斷

分壓式偏置電路交流通路

找反饋元件

RE聯(lián)系輸入和輸出回路，兩端沒有接并聯(lián)電容，RE為反饋元件，且有直流和交流反饋作用。

交流通路

2.判斷反饋極性(瞬時極性法)假定輸入端電壓的瞬時極性為正⊕，發(fā)射極對地電壓的瞬時極性也為正⊕，集電極對地電壓的瞬時極性為負。

凈輸入電壓:

負反饋串聯(lián)反饋3.判斷反饋類型(輸出短路法)交流通路

假設輸出電壓uo=0，即負載電阻RL=0，看反饋信號是否存在。若反饋信號不存在說明反饋信號與輸出電壓成比例，是電壓反饋；若反饋信號還存在，則說明反饋信號不是與輸出電壓成比例，而是與輸出電流成比例，是電流反饋。

令負載電阻RL=0，則uo=0

反饋信號

交流反饋的判斷

分壓式偏置電路交流通路

串聯(lián)反饋輸出短路法

電流反饋電流串聯(lián)負反饋

負反饋對放大電路性能的影響提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性負反饋：負反饋對放大電路性能的影響提高放大倍數(shù)的穩(wěn)定性2.減小非線性失真由于放大電路中的三極管是非線性元件，常引起非線性