典型差分放大电路 1、典型差分放大电路的静态分析
（1）电路组成
（2）静态工作点的计算
静态时：v s1=v s2=0， 电路完全对称，所以有
I B Rs1+U BE +2I E Re=V EE 又∵ I E =（1+β）I B ∴ I B1=I B2=I B =
通常Rs<<(1+β)Re ，U BE =0.7V （硅管）: I B1=I B2=I B = 因： I C1=I C2=I C =βI B 故： U CE1=U CE2=V CC －I C Rc
静态工作电流取决于V EE 和Re 。
同时，在输入信号为零时，输出信号电压也为零（u o= Vc1－VC2=0），即该差放电路有零输入——零输出。
2、差分放大电路的动态分析
()e
s BE
EE R 12R U V β++-
（1）差模信号输入时的动态分析
如果两个输入端的信号大小相等、极性相反，即
v s1=- v s2= 或 v s1- v s2= u id u id 称为差模输入信号。
在输入为差模方式时，若一个三极管的集电极电流增大时，则另一个三极管的集电极电流一定减小。
在电路理想对称的条件下，有：i c1=-
i c2。
Re 上的电流为：
i E =i E1+i E2=（I E1+ i e1）+（I E2+ i e2 ）
电路对称时，有I E1= I E2= I E 、i e1=- i e2，使流过Re 上的电流i E =2I E 不变，则发射极的电位也保持不变。
差模信号的交流通路如图:
差模信号下不同工作方式的讨论:
① 双端输入—双端输出放大倍数：
当输入信号从两个三极管的基极间加入、输出电压从两个三极管的集电极之间输出时，称之为双端输入—双端输出,其差模电压
be
s c
s1o1s2s1o2o1id o ud r R R 22u u A +-==--==
βv v v v v v
增益与单管放大电路的电压增益相同，无负载的情况下:
当两集电极c1、c2间接入负载电阻RL 时，双端输入—双端输出时的差模电压放大倍数为： 输入电阻： 输出电阻：Rod ≈2Rc ② 双端输入—单端输出 放大倍数：
输入电阻：Rid=2rbe
单端输出时的等效电阻为： Rod ≈Rc （2）共模输入时的动态分析
如果两个输入端信号大小相等、相位相同，即： v s1=v s2=u ic 则称为共模输入信号，用u ic 表示 。
其共模交流通路如图
:
① 双端输入—双端输出
输出的共模电压u oc=v c1－v c2=0，双端输出时的共模电压增益为： ② 双端输入—单端输出其共模电压增益为 计算共模放大倍数Av c 时，由于两个输入信号相等，R e 等效为2R e 。
be
L r R +-==s '
id o ud
R u u A β2
R //
R R 'L
c L =()be b
s b be s b b
s b d d r
2i R i 2R i 2i R i 2u R =-+=-=r i i 0u u u A ic
c2
c1ic oc uc =-==v v e
c ic c2ic c1ic oc uc 2R R
u u u u A -≈===
v v ()
be u u r R 2R 2A s c
s1o1s2s1o1id o ud +-==-==
βv v v v v
Av c 的大小，取决于差分电路的对称性，双端输出时等于零。
单端输
出时交流通路如图所示。
(2) 双端输入单端输出差模电压放大倍数
21111d -i i o id o v v v v v v A ==be L c )//(21-r R R β=be
'
21-r R L
β= 共模抑制比K CMR 或
双端输出时由于Avc 等于零，K CMR 可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比：
恒流源电路的基准电流为：
I REF ≈I E4=
又因I E3R3≈I E4R2，所以有I0≈I E3≈ ()dB lg
20VC
VD
CMR A A K =2
1BE4
EE
CC
R R U V V +-+REF 3
2
E432I R R I R R =be
s c
s1
o1s2
s1o2o1id
o ud
r R R 22u A +-==-==βv v v v v 0u u u A ic
c2
c1ic oc uc =-==
v v VC
VD CMR
A
A
K
=
即三极管V3、V4及R1、R2、R3等值确定，则I0为一定值。
差模特性741型运放A v
的频率响应-
O
开环差模电压增益Av O
开环带宽BW (f H)
单位增益带宽BW G (f T)
差模特性
2. 差模输入电阻r id和输出电阻r o
BJT输入级的运放r id一般在几百千欧到数兆欧
MOSFET为输入级的运放r id＞1012Ω
超高输入电阻运放r id＞1013Ω、I IB≤0.040pA
一般运放的r o＜200Ω，而超高速AD9610的r o＝0.05Ω
3. 最大差模输入电压V idmax
共模特性
1. 共模抑制比K CMR和共模输入电阻r ic
一般通用型运放K CMR为（80～120）dB，高精度运放可达140dB，r ic≥100MΩ。
2. 最大共模输入电压V icmax
一般指运放在作电压跟随器时，使输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达±13V。
功率放大器
性能分析 (1) 输出功率:
cem cm cem cm o V I V I P 2
122=∙=L cem
L cm R V R I 2
22121==
如果输入足够大,使输出达到最大值 ＶCC-VCES ,此时的功率为最大不失真输出功率 Pom ()L
CC L CES CC om R V R V V P 2
2
21≈-21=
(2) 电源提供的功率
每个电源只提供半个周期的电流,电源提供的平均功率为：
)(sin 21
20
t d t I V P cm CC
V ωωπ
π
⎰
∙=π
cm
CC I V 2=
(3) 电路的效率
电路的效率是指输出功率与电源提供的功率之比:
在输出最大(Vom ≈ＶCC)时得到最大输出功率:
(4) 管耗
时t V v om o ωsin = ⎰
=
π
ωπ
1)-(21
t d R v v V P L o o CC
T )4
-(12
om
om CC L V V V R π=
Vom=0时管耗为0 Vom= VCC 时管耗为: π
π
442
1-=L CC T R V P
(5) 最大管耗与输出功率的关系
CC cem
CC L cm cm CC L cm V
o V V V R I I V R
I P P ∙
=∙===442212
πππ
η%5.78≈4
2/2
ππη===cm CC CC cm V
om I V V I P P
乙类互补对称电路输入为0时，输出为0，管耗也为0，所以输入较小时管耗较小；但输出信号越大并不意味着管耗也越大。
管耗最大发生在0/1=om T dV dP 时 此时：CC CC
om V V V 6.0≈2π
=
om CC
L T P V R P 2.012
2
max 1≈=π。