一　差动放大电路

一　差动放大电路 1 差动放大电路的组成 2 差动放大电路的工作原理 3 差动放大电路的计算 4 具有恒流源的差放电路 5 差放电路的输入输出方式

RC RC VCC uo V2 V1 ui1 ui2 VEE REE 1 差动放大电路的组成电路两边完全对称。V1、V2是两个型号和特性相同的晶体管；两个输入信号uil和ui2，分别加到两个管子V1、V2的基极；输出信号uo从两个管子的集电极之间取出，这种输出方式称为双端输出。REE称为共发射极电阻，可使静态工作点稳定。特点： a. 两个输入端，两个输出端； b. 左右两边元件参数对称； c. 双电源供电； d. ui1 = ui2时，uo = 0 能有效地克服零点漂移

2 差动放大电路的工作原理 2.1抑制零点漂移的原理静态时，uil=ui2＝0 ， IC1= IC2，UC1= UC2 输出电压：uo＝UC1－UC2=0 当温度变化时， △IC1＝△IC2，△UC1=△UC2 输出电压：uo＝ (UC1 +△UC1)－( UC2 +△UC2 )=0 可见温度变化时，尽管两边的集电极电压相应变化，但电路的双端输出电压uo保持为零。以上分析说明：差动放大电路在零输入时具有零输出；静态时，温度有变化依然保持零输出，即消除了零点漂移。

+VCC RC RC uod uC2 uC1 V1 V2 REE VEE ui1 ui2 2.2 输入信号分析在电路中，输入信号uil和ui2有以下三种情况。 ⑴ 两输入端加的信号大小相等、极性相同。这样的输入信号称为共模输入信号，用uic表示。此时。共模电压放大倍数（用Auc表示）说明电路对共模输入信号无放大作用，即完全抑制了共模信号。

+VCC RC RC uod uC2 uC1 V1 V2 REE VEE ui1 ui2 ⑵ 两输入端加的信号大小相等、极性相反。表示。此时这样的输入信号称为差模输入信号，用 ui1 = –ui2 大小相同极性相反差模输入 uid = ui1–ui2 = 2ui1 差模输入电压 ic1 = –ic2 uo1 = –uo2 使得： uod= uC1– uC2 差模输出电压 = –ui2 = uo1 – ( –uo2) 差模电压放大倍数可见差模电压放大倍数等于单管放大电路的电压放大倍数。差动电路用多一倍的元件为代价，换来了对零漂的抑制能力。

+VCC RC RC uod uC2 uC1 V1 V2 REE VEE +VCC RC RC uod uo2 uo1 V1 V2 ui1 ui1 ui2 ui2 当输出端带负载 RL 时 = –ui2 差模信号交流通路差模输入电阻 Rid = 2rbe RL 差模输出电阻 Rod = 2RC ic2 ic1

⑶ 两个输入信号电压的大小和相对极性是任意的，既非共模，又非差模。这样的输入信号称为一般输入。可以分解为一对共模信号和一对差模信号的组合，即式中uic为共模信号，uid为差模信号。uil和ui2的平均值是共模分量uic；uil和ui2的差值是差模分量uid，即例如ui1=10mV , ui2=6mV是两个一般输入信号。则其共模分量uic=8mV , 其差模分量uid=4mV。

对于差动电路来说，差模信号是有用信号，要求对差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号，因此对共模信号的放大倍数越小越好。对共模信号的放大倍数越小，就意味着零点漂移越小，抗共模干扰的能力越强，当用作差动放大时，就越能准确、灵敏地反映出信号的偏差值。对于差动电路来说，差模信号是有用信号，要求对差模信号有较大的放大倍数；而共模信号是干扰信号，因此对共模信号的放大倍数越小越好。对共模信号的放大倍数越小，就意味着零点漂移越小，抗共模干扰的能力越强，当用作差动放大时，就越能准确、灵敏地反映出信号的偏差值。在一般情况下，电路不可能绝对对称，Auc≠0。为了全面衡量差动放大电路放大差模信号和抑制共模信号的能力，引入共模抑制比，以KCMR表示。共模抑制比定义为Aud与Auc之比的绝对值，即

实际中还常用对数的形式表示共模抑制比，即 若Auc＝0，则KCMR→∞，这是理想情况。这个值越大，表示电路对共模信号的抑制能力越好。一般差动放大电路的KCMR约为60dB，较好的可达120dB。

+VCC RC RC uo uC2 uC1 ui2 ui1 V1 V2 REE VEE 例 1 (1)求差模输入电压 uid、共模输入电压 uic (2)若 Aud = – 50、 Auc = – 0.05 求输出电压 uo，及 KCMR 1.01 V 0.99 V 可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和 [解] (1) 共模信号差模信号 ui1 = 1.01 = 1.00 + 0.01 (V) ui2 = 0.99 = 1.00 – 0.01 (V) uid = ui1– ui2 = 1.01 – 0.99 = 0.02 (V) uic = (ui1+ ui2 ) / 2 = 1 (V) uod = Auduid = –1 (V) = – 50  0.02 (2) uoc = Aucuic = – 0.05 (V) = – 0.05  1 uo = Auduid + Aucuic = –1.05 (V) = 60 (dB)

RC RC VCC uo V2 V1 ui1 ui2 VEE REE +VCC RC RC uo V1 V2 REE VEE VEE 1. 1 静态工作点计算 3 差动放大电路的计算静态（ui1＝ui2＝０）时，在V1的输入回路中基极为零电位。所以有 VEE = UBEQ + IEEREE IEE = (VEE– UBEQ) / REE ICQ1 ICQ2 ICQ1 = ICQ2  (VEE–UBEQ) / 2REE UCQ2 UCQ1 IEQ1 IEQ2 IEE UCQ1 = VCC –ICQ1RC UCQ2 = VCC –ICQ2RC 直流通路

+12V 10 k RC 10 k RC uod 20 k ui1 V1 V2 REE 20 k 12V ui2 例 2已知： = 80，rbb = 200 ，UBEQ = 0.6 V，试求： (1)静态工作点； (2)差模电压放大倍数 Aud，差模输入电阻 Rid，输出电阻Rod。 [解] (1)ICQ1 = ICQ2  (VEE–UBEQ) / 2REE = (12 – 0.6) / 2  20 = 0.285 (mA) UCQ1= UCQ2 = VCC – ICQ1RC =12 – 0.285 10 = 9.15 (V) (2) = 10 // 10 = 5 (k) Rid = 2rbe Rod = 2RC = 20 (k) = 2  7.5 = 15 (k)

1.2动态指标计算 输出不接负载电阻RL时，输出接有负载电阻RL时，V1、V2管的集电极电位一增一减，且变化量相等，负载电阻RL的中点电位始终不变，为交流零电位，因此，每边电路的交流等效负载电阻差模电压放大倍数变为差模输入电阻 Rid = 2rbe 差模输出电阻 Rod = 2RC

+VCC RC RC uod +VCC ui1 ui2 V2 V1 RB1 RL I0 I0 IC VEE RB2 +VCC RE RC RC uod ui1 ui2 R1 V2 V1 IC3 V3 R2 R3 –VEE 4 具有恒流源的差动放大电路减少共模放大倍数的思路：增大 RE  用恒流源代替 RE 三极管电流源特点：直流电阻为有限值动态电阻很大简化画法电流源代替差动电路中的 RE

+VCC +VCC RC RC RC RC uo uo ui2 ui1 V2 V1 IREF ui1 ui2 V2 IC3 V1 R1 I0 V3 IC4 V4 R2 R3 VEE VEE +VCC RC RC uo RP ui1 ui2 V2 V1 I0 VEE 具有恒流源的差动放大电路 V3、V4构成电流源电路能调零的差分电路简化画法

+VCC RC RC +6 V 7.5 k uo 7.5 k ui2 ui1 100  V2 V1 IREF IC3 6.2 k V3 V4 R2 R3 100  100  VEE 6 V (2)求电路的差模 Aud，Rid，Ro。例 3 (1)求静态工作点； [解] (1)求“Q” = 100 ICQ1 = ICQ2 = 0.5 I0 UCQ1 = UCQ2 = 6 – 0.42  7.5 = 2.85 (V) (2)求 Aud，Rid，Ro Ro = 2RC = 15 (k)

5 差动放大电路的输入、输出方式 1.1 双端输入单端输出（a）双端输入双端输出（b）双端输入单端输出双端输入－双端或单端输出电路

1.2 单端输入双端输出 (a) 单端输入双端输出 (b) 单端输入单端输出单端输入-双端或单端输出电路

+VCC RC RC iC1 iC2 uo RL V1 V2 uI I0 VEE 1.3 单端输入、输出方式 1) 单端输出输出为双端输出的一半较双端输出小 2) 单端输入为双端输入的特例即 ui1 = ui， ui2 = 0 参数计算与双端输入相同

+VCC R R R Rt RL 双端变单端的转换电路电阻桥产生双端输入信号，负载多为一端接地。双端输入单端输出差动电路

双端输出 单端输出双端输出其中单端输出其中双端输出单端输出差放性能指标—归纳总结 • Rid与电路输入、输出方式无关。 • Rod仅与电路输出方式有关。 • Aud仅与电路输出方式有关。 • Auc仅与电路输出方式有关。

一 差动放大电路