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 Rb1 Rc1 VBB uI1 T1 + - + uo Re1 - Rb2 Rc2 VBB +Vcc uI2 + - Re2 T2 (2). 动态: 1) 输入信号分类 ui1 = -ui2= uid ui1 = ui2 = uic 1 差模输入: (differential mode) 共模输入: 2 ( common mode) 3 任意输入: ui1 , ui2 差模分量: 共模分量: 分解 4 Rb1 Rc1 VBB uI1 T1 + - + uo Re1 - Rb2 Rc2 VBB +Vcc uI2 + - Re2 T2 ui1= - ui2 = uid 2) 差模输入 设ui1为“+” UB1 IC1 UC1 -△ UC1 UB2 IC2 UC2 +△UC2 设ui2为“-” 放大 差模信号! 5 Rb1 Rc1 VBB uI1 T1 + - + uo Re1 - Rb2 Rc2 VBB +Vcc uI2 + - Re2 T2 ui1= ui2 = uic 3) 共模输入 设ui1为“+” UB1 IC1 UC1 UB2 IC2 UC2 设ui2为“+” 抑制 共模信号! -△ UC1 -△UC2 6 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 = (3) 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 7 (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 8 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 9 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 估算静态工作点 动态分析:估算差模放大倍数,共模放大倍数及共模抑制比。 静态分析: 10 1.静态分析 Rb1 Rc1 T1 + uo Re - Rb2 Rc2 +VCC T2 -VEE UC1 UC2 IEQ1 IEQ2 IBQ1 IBQ2 ICQ1 ICQ2 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: 11 2. 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 C C C 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 12 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 -