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第11讲 差分放大电路


U R2
R2 VEE R1 R 2
近似为 恒流
I C1Q I C2Q
1 I C3 2
Rb
+Vcc Rc uo Rc Rb uI2 I –VEE
动态计算: 同长尾电路。
uI1
不同之处: Re= ∞
等效电阻 为无穷大
2. 加调零电位器的差放
由于电路参数不可能完全对称 则: uI1= uI2= 0时,uo≠ 0 解决:加调零电位器RW调零
即:单入双出相当于双入双出。 区别在于引入了共模信号。
1 u O A d u I A C u I 2
电路对称时AC=0 Q点及动态计算与双入双出相同。
4.单入单出:相当于双入单出
四. 改进型差放
1. 有恒流源的差放
⑴. 长尾式差放存在的问题: AC单↓→AC双↓→KCMR↑ R e↑ { 保证一定的I →V ↑ C EE
UCQ1 UCQ 2 UCQ
I CQ1 I CQ 2 I CQ
Q点: UB ≈ 0 →UE= – 0.7V
I EQ VEE U BEQ 2R e I EQ
I BQ
1
UCQ VCC I CQ R c
UCEQ VCC I CQ R c UBEQ
即:uI= 0时,uo= 0 — 零输入时零输出。 3. 对共模信号的抑制作用 ⑴. 共模信号:数值相等、极性相同的输入信号。 即:uI1= uI2= uIC
3.3
直耦放大电路
2、差分放大电路 3、直耦互补输出电路
内容: 1、零漂现象
一、零漂现象 1.零漂:uI=0时,uO≠0,有缓慢变化输出,称零漂。
uo ui=0 uo
2.零漂产生的原因 温度变化,直流电源波动,元器件老化。 温度变化是主要原因,故零漂也称温漂。
只有直耦放大电路才会产生零漂;
零漂大小主要决定于第一级的零漂大小。 3.克服温漂的方法:
Ad β Rc 175 2rbe
由于电路的AC=0,故△uO仅由 uId和Ad决定。
ΔuO AduId 1.75V
3.10 电路如图所示,T1~T5的电流放大系数分别为β1~β5,
b-e间动态电阻分别为rbe1~rbe5,写出Au、Ri和Ro的表达式。 解: Au1
Au2
Re的作用:共模负反馈
iC1↓ iC1↑ ↘ ↗ uBE1↓→ iB1↓ ↗ uE↑ ↘ T↑ ↘ uBE2↓→ iB2↓ iC2↑ ↗ iC2↓ Re使每只差分管的零漂减小, 双端输出时,零漂 ≈ 0 4. 对差模信号的放大作用 ⑴. 差模信号:数值相等、极性相反的输入信号。 即:
1 u I 1 u I 2 u Id 2
=-β△iB· 2R'L
ΔuId ΔiB 2(Rb rbe )
R L Ad R b rbe
Ri 2(Rb rbe )
交流等效电路
R o 2R c
⑶. 共模抑制比KCMR: 衡量差分放大电路放大差模信号、抑制共模号
能力的参数。
K CMR
Ad AC
KCMR=∞
例1:图示电路 若uI1=10mV,uI2= 5mV,则uId =? uIc=?
解:uId= UI1-UI2 = 5mv
uId1 = 2.5mv
uId2 = -2.5mv
uIc= ( uI1+uI2 )/2 = 7.5mv
例2:图示电路 ⑴. UI =10mV,则uId =? uIc=? ⑵.若Ad=-102、KCMR=103,用直流表测uO=? 解:⑴. uId =10mv uId1 = 5mv uIc= 5mV ⑵. uO = Ad uId+ AcuIC+UCQ1 uId2 =-5mv
Au3
ΔuO1 β1 R 2 ∥[rbe4 (1 β 4 )R5 ] ΔuI 2rbe1 ΔuO2 β R ∥[rbe5 (1 β 5 )R7 ] 4 6 ΔuI2 rbe4 (1 β 4 )R5
ΔuO3 (1 β 5 )R7 ΔuI3 rbe5 (1 β 5 )R7

β1 R 2 ∥[rbe2 (1 β 2 )R3 ] (1 β 2 )R3 Au R1 rbe1 rbe2 (1 β 2 )R3
Ri R1 rbe1
(b)
ib1
Ro R 3 ∥
ib2
rbe2 R 2 1 β2


A u
(1 β1 )(R2 ∥ R 3 ∥ rbe2 ) β2R4 ( rbe1 (1 β1 )(R2 ∥ R 3 ∥ rbe2 ) rbe2
Ri R1 ∥[rbe1 (1 β1 )(R2 ∥R 3 ∥rbe2 )]
Ro R4
3.6 图所示电路参数理想对称,晶体管的β均为100,rbb' =100Ω, UBEQ≈ 0.7。试计算RW滑动端在中点时T1管和T2管的发射极 静态电流IEQ,以及动态参数Ad和Ri。
解:T1管和T2管的 IEQ:
uI Rb
+Vcc Rc RL uo Rc Rb
Re –VEE
3.单入双出 输入信号既非差模又非共模信号。 将uI分解为差模和共模信号:
uI1 uI 2 u Id 1 u Id 2 2 u I1 u I 2 u Ic 2
uI Rb
+Vcc Rc uo Rc Rb
RL
Re –VEE
I CQ
I BQ
U EE 0.7 2Re I CQ UC2= VCC - ICQRC
RL U C1 VCC I CQ R C // R L RC RL 1 R L Ad ( R'L=RC∥RL) 2 R b rbe
+Vcc Rc Rb uI RL uo Rc Rb
⑵.差模放大倍数 Ad ∆iB1 = - ∆ iB2
∆iC1= - ∆ iC2 ∆uC1 = - ∆ uC2
∆uO = - 2∆ uC1 △iE1=-△iE2,Re中电流不变,即Re 对差模信号 无反 馈作用,E点相当于交流接地。
RL中点交流接地。
u od Ad u Id
ΔuOd RL ΔiC 2(Rc ∥ ) 2
U BEQ I EQ I EQ RW 2IEQ R e VEE 2 VEE U BEQ 0.517mA RW +2Re 2
Ad和Ri: rbe rbb' (1 β)
Ad
26m V 5.18k Ω I EQ
97 RW rbe (1 β) 2 R i 2rbe (1 β)RW 20.5k Ω
β Rc
3.7 电路如图所示,T1和T2管的β均为140,rbe均为4kΩ。试问:
若输入直流信号uI1=20mv,uI2=10mv,则电路的共模输入电压
uIC=?差模输入电压uId=?输出动态电压△uO=?
解: u IC
u I1 u I2 15m V 2 u Id u I1 u I2 10m V
⑴. 引入直流负反馈
⑵. 温度补偿
⑶. 采用差分放大电路
二. 差分放大电路(长尾式)
1.电路的组成特点:
电路特点: ⑴.电路对称 Rb1= Rb2; Rc1= Rc2;T1、T2特性相同。 ⑵.有四种输入输出方式。 2. 静态分析(Q ):uI1= uI2=0
由于电路对称,因此:
I BQ1 I BQ2 I BQ
解决: 用一个交流电阻大、直流电阻小的元件 代替Re。可用恒流源代替Re。 三极管电流源:工作在放大区的三极管,若IB 固定,则近似相当于一个恒流源。
⑵. 具有恒流源的差放
+Vcc Rc Rb
uo
Rc Rb uI2
Q点计算:
I C3 I E3 U R 2 U BE 3 R3
uI1
I1 R1 I2 R2 IE3 R3 –VEE
பைடு நூலகம்
I DSS I DQ 1mA/V
g R 5 A u m D
Ri Rg 1MΩ
Ro R D 5kΩ
Q
Q
3.2 设图(a)(b)所示电路的静态工作点均合适,分别画出 它们的交流等效电路,并写出Au、Ri和Ro的表达式。
解:(a)交流等效电路如解图所示。
ib1

ib2
其中:Ad=-102 :
Ad AC 0.1 K CMR
UCQ1: uC1的静态值
作业: P179
3.2 (a) (b)
P182 3.6 3.7
2.15 已知图(a)电路中场效应管的转移特性和输出特性分别 如图(b)(c)所示。 (1)利用图解法求解Q点; (2)利用等效电路法求解Au、Ri和Ro。
Q
解:(1)在转移特性中作直线uGS=-iDRS,与转移特性的 交点即为Q点;得出IDQ=1mA,UGSQ=-2V。
⑵.在输出特性中作直流负载线uDS=VDD-iD(RD+RS),与
UGSQ=-2V的那条输出特性曲线的交点为Q点,UDSQ≈3V。
i D gm uGS
U DS

2 UGS(off)
⑵.共模放大倍数 AC
i B1 i B2 i C1 i C2 u C1 u C2
uO C uC1 uC2 (UCQ1 uC1 ) (UCQ2 uC2 ) 0
u Oc 共模放大倍数A c 0 (电路参数理想对称时) u Ic
温漂可等效成共模信号。
双端输入双端输出:
三、差分放大电路的四种接法
1. 双入双出 β R L Ad R b rbe
R L R C // RL 2
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