2022-2023学年高二物理竞赛课件：基本差分放大电路

基本差分放大电路 输入级大都采用差动放大电路的形式。 电路形式 基本形式 长尾式 恒流源式 一、基本形式差动放大电路 1. 电路组成 将两个电路结构、参数均相同的单管放大电路组合在一起，成为差动放大电路的基本形式。 输入电压Ui1和Ui2分别加在两管的基极，输出电压等于两管的集电极电压之差。 图 5.3.6　差分放大电路的基本形式 基本差分放大电路 2023/7/17 共模信号和差模信号示意图 2. 差模输入电压和共模输入电压 差分放大电路仅对差模信号具有放大能力，对共模信号不予放大。 温度对三极管电流的影响相当于加入了共模信号。差分放大电路是模拟集成运算放大器输入级所采用的电路形式。 差模输入电压 共模输入电压 是指在两个输入 端加上幅度相等，极 性相反的输入电压。 是指在两个输入 端加上幅度相等，极 性相同的输入电压。 +VCC Rc2 + VT1 VT2 Rb2 Rc1 Rb1 ~ ~ + + uId + uo R1 R2 +VCC Rc VT1 VT2 Rb Rc Rb ~ + uIc + uo R R 共模 输入电压 差模 输入电压 差分放大电路的两个输入端加上任意大小、任意极性的输入电压uI1和uI2，认为某个差模输入电压与某个共模输入电压的组合。 差模输入电压uId 共模输入电压uIc 3. 差模电压放大倍数、共模电压放大倍数和共模抑制比 　　VT1 和 VT2 基极输入电压大小相等，极性相反，——称为差模输入电压(uId)。电路完全对称时，每个放大管分得的差模电压大小相等，极性相反，故将差模信号 定为大小相等、极性相反的一对信号， 在差模信号作用下： 差模电压放大倍数为 +VCC Rc2 + VT1 VT2 Rb2 Rc1 Rb1 ~ ~ + + uId + uo R1 R2 +VCC Rc VT1 VT2 Rb Rc Rb ~ + uIc + uo R R 共模电压放大倍数： Ac 愈小愈好，而Ad 愈大愈好 共模输入电压 共模信号：差动放大器两输入端上大小相等、极性相同的一对信号 。 零点漂移 如果将直接耦合放大电路的输入端短路，其输出端应有一固定的直流电压，即静态输出电压。但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离初始值而缓慢地随机波动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。零漂实际上就是静态工作点的漂移。 对于差分电路，当输入端信号为0（短路）时，输出应为0。但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离0电位。这种现象称为零点漂移。 零漂产生的主要原因 a)温度的变化。温度的变化最终都将导致BJT的集电极电流IC的变化，从而使静态工作点发生变化，使输出产生漂移。因此，零漂有时也称为温漂。 b)电源电压波动。电源电压的波动，也将引起静态工作点的波动，而产生零点漂移。 无论是温度变化还是电源波动，都会对两管 产生相同的作用，其效果相当于在两个输入 端加入了共模信号。因此，当共模信号作用 于电路时，必须分析电路的零漂情况。 共模抑制比 CMR 　　(1) CMR描述差分放大电路对零点漂移的抑制能力。 CMR愈大，抑制零漂能力愈强； 　　(2) 理想情况下，电路参数完全对称，Ac = 0， CMR = ∞。 　　(3) 基本形式差放电路从每个三极管的集电极对地电压来看，其零漂与单管放大电路相同，丝毫没有改善。 基本差动电路存在问题 （1）由于电路难于绝对对称，所以输出仍然存在零漂。 （2）由于每个管子未采取消除零漂的措施，所以当温度变化十分大时，有可能差动放大器进入截止或饱和，使放大电路失去放大能力。 （3）单端输出时，零漂仍十分严重 长尾式差动放大电路 可减小每个管子输出端的温漂。 1. 电路组成 +VCC Rc + VT1 VT2 Rc ~ ~ + + uId + uo R R -VEE Re Re 称为“长尾电阻”。且引入共模负反馈。 Re 愈大，共模负反馈愈强。Ac 愈小。每个管子的零漂愈小。 对差模信号无负反馈。 图 4.2.8　长尾式差分放大电路 2. 静态工作点的稳定性 静态时, 输入短路, 由于流过电阻Re的电流为IE1和IE2之和, 且电路对称,IE1=IE2,故 , +VCC Rc + VT1 VT2 Rc ~ ~ + + uId + uo R R -VEE Re 由式可见，两三极管的发射极静态电流与三 极管的参数几乎无关，所以静态工作点受温 度影响小，Re引入的负反馈强度等于在各三 极管的发射极支路中各接入一个2Re电阻产 生的负反馈。 3. 对共模信号的抑制作用 长尾式差放共模交流通路 $