2022-2023学年高二物理竞赛课件：长尾式差分放大电路

长尾式差分放大电路 2 电路特征 电路理想对称 Rb1= Rb2= Rb， Rc1= Rc2= Rc； Re为公共的发射极电阻。 T1管与T2管的特性相同：1=2=，rbe1= rbe2= rbe； 双端输入，双端输出 长尾式差分放大电路 Rb1 Rc1 uI1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC uI2 T2 iE1 iE2 -VEE iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 3 差模电压放大倍数: 共模电压放大倍数: 共模抑制比: （Common - Mode Rejection Ratio) Od d uId u A = Oc c uIc u A = 主要性能指标 大！ =0！ =！ 两边完全对称 差分放大电路 放大差模信号，抑制共模信号。 注意！ 零漂是一种共模信号，差分放大电路能很好地抑制零漂 = KCMR 4 差分放大电路的改进 Rb1 Rc1 VBB uI1 T1 + - + uo Re - Rb2 Rc2 +Vcc uI2 + - T2 iE1 iE2 将对称电路的射极电阻合二为一 Rb1 Rc1 VBB uI1 T1 + - + uo Re1 - Rb2 Rc2 VBB +VCC uI2 + - Re2 T2 Re的作用 : 1). 抑制共模信号：负反馈 2). 对差模信号：无影响 5 典型差放 uI2 Rb1 Rc1 uI1 T1 + - + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC + - T2 iE1 iE2 -VEE 引入负直流电压源-VEE Rb1 Rc1 VBB uI1 T1 + - + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC uI2 + - T2 iE1 iE2 1). 使直流电源与信号源共地 2). 便于设置静态工作点 6 由于电路对称： 所以静态时： Rb1 Rc1 uI1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC uI2 T2 iE1 iE2 -VEE iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 动态： 静态： Ad ，Ri ， Ro ， Ac ，KCMR 估算静态工作点 7 1.静态分析 Rb1 Rc1 uI1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC uI2 T2 iE1 iE2 -VEE iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 通常，Rb较小，且IBQ很小，故 晶体管输入回路方程： Rb1 Rc1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC T2 -VEE UC1 UC2 IEQ1 IEQ2 IBQ1 IBQ2 ICQ1 ICQ2 选合适的VEE和Re就可得合适的Q IB很小，集成电路纳安 Rb是否必须的？信号源内阻 7 8 动态分析：对共模信号的抑制作用 1）利用了电路参数对称性所起的补偿作用，使两只晶体管的集电极电位变化相等 0 = ) ( ) ( 2 2 1 1 D + - D + = C CQ C CQ u U u U 2 1 - = C C oc u u u 2 1 D = D C C u u 2 1 D = D C C i i 2 1 D = D B B i i Rb1 Rc1 uI1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC uI2 T2 iE1 iE2 -VEE iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 9 2）利用了射极电阻Re对共模信号的负反馈作用。 对于每边晶体管而言，发射极等效电阻为2Re。 Re阻值愈大，负反馈作用愈强，集电极电流变化愈小，因而集电极电位的变化也就愈小。 Rb1 Rc1 uI1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC uI2 T2 iE1 iE2 -VEE iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 iC1↓ uIc ↑→ iB1↑→ iC1↑(iE1 ) ↑→ uE ↑→ uBE1↓→ iB1↓ uIc ↑→ iB2↑→ iC2↑(iE2 ) ↑→ uE ↑→ uBE2↓→ iB2↓ iC2↓ 动态分析：对共模信号的抑制作用 共模负反馈电阻 10 共模放大倍数Ac uIc——共模输入电压 uOc——uIc作用下的输出电压 差分放大电路中，在电路参数理想对称的情况下， Ac =0。 Rb1 Rc1 uI1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC uI2 T2 iE1 iE2 -VEE iB1 iB2 iC1 iC2 uC1 uC2 2.　动态分析：对共模信号的抑制作用 11 3. 动态分析：对差模信号的放大作用 差分放大电路加差模信号 差模信号作用下的等效电路 △iE1=－△