6.3 差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因二、长尾式差分放大电路的组成三、长尾式差分放大电路的分析四、差分放大电路的四种接法五、具有恒流源的差分放大电路六、差分放大电路的改进 一、零点漂移现象及其产生的原因一、零点漂移现象及其产生的原因1. 什么是零点漂移现象：什么是零点漂移现象：ΔuI＝＝0，，ΔuO≠0的现象产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化其中晶其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂克服温漂的方法克服温漂的方法(措施措施)：：引入直流负反馈，温度补偿引入直流负反馈，温度补偿 典型电路：差分放大电路典型电路：差分放大电路( (Differential Amplifier) )零点漂移的后果：零点漂移的后果：淹没有用信号淹没有用信号假设假设 若输出有若输出有1 V的漂移电压的漂移电压 则等效输入有则等效输入有100 uV的漂的漂移电压移电压 二、二、长尾式长尾式差分放大电路的组成差分放大电路的组成零输入零输入零输出零输出若若V与与UC的变的变化一样，则化一样，则输出电压就输出电压就没有漂移没有漂移信号特点？信号特点？能否放大？能否放大？零点零点漂移漂移参数参数理想对称理想对称：：1、、Rb1= Rb2，，Rc1= Rc2，， Re1= Re2;2、、T1、、T2在任何温度在任何温度下特性均相同。
下特性均相同3、、两个输入端，两个输入端， 两个输出端两个输出端对称结构对称结构 长尾式长尾式差分放大电路的组成特点差分放大电路的组成特点典型典型电路电路在理想对称的情况下：在理想对称的情况下：1. 克服零点漂移；克服零点漂移；2. 零输入零输出零输入零输出信号特信号特点？点？长尾式长尾式 三、长尾式差分放大电路的分析 1. Q点：令点：令uI1= uI2=0Rb是必要的吗？是必要的吗？ 1.Q点点晶体管输入回路方程：晶体管输入回路方程：通常，通常，Rb较小，且较小，且IBQ很小，故很小，故 抑制零漂的原理抑制零漂的原理:Uo= UC1 - UC2 = 0当当ui1 = ui2 = 0 时，时，当温度变化时：当温度变化时：UC1 = UC2设设T ic1 ,ic2 uc1 , uc2 uo= uc1 - uc2 = 0 2. 抑制抑制共模信号共模信号 共模信号共模信号：数值相等、极性相同的：数值相等、极性相同的输入信号，即输入信号，即 2. 抑制共模信号抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用的共模负反馈作用Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号对于每一边对于每一边电路，电路，Re=?如如 T(℃)↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化 3. 放大放大差模信号差模信号△△iE1=－－△△ iE2，，Re中电流不变，即中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用对差模信号无反馈作用差模信号：数值相等，极性相反差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即的输入信号，即若若ui1 ,ui2 ib1 ,ib2 ie1 ,ie2 IRe不变不变 UE不变不变 所以，所以，Re对差模信号相当于短路对差模信号相当于短路 为什么？为什么？差模信号作用时的动态分析差模信号作用时的动态分析差模放大倍数差模放大倍数 4. 动态参数：动态参数：Ad、、Ri、、 Ro、、 Ac、、KCMR 共模抑制比共模抑制比KCMR：：综合考察差分放大电路放大差模信号综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力的能力和抑制共模信号的能力 差分放大电路又称差动放大电路，所谓“差动”就是输入有“差别”，输出才有“变动”的意思，当没有差动时，输出没有变化－－－－有选择的放大信号 根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：法：双端输入、双端输出双端输入、双端输出（（双入双出双入双出））双端输入、单端输出双端输入、单端输出（（双入单出双入单出））单端输入、双端输出单端输入、双端输出（（单入双出单入双出））单端输入、单端输出单端输入、单端输出（（单入单出单入单出）） 在实际应用时，信号源需要有在实际应用时，信号源需要有“ 接地接地”点，以避免干点，以避免干扰；或负载需要有扰；或负载需要有“ 接地接地”点，以安全工作。
点，以安全工作主要讨论的问题有：主要讨论的问题有： 差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、差模输差模电压放大倍数、共模电压放大倍数、差模输入电阻、入电阻、 输出电阻输出电阻 1. 1. 差动放大电路差动放大电路一般有两个输入端：一般有两个输入端： 双端输入双端输入————从两输入端同时加信号从两输入端同时加信号 单端输入单端输入————仅从一个输入端仅从一个输入端对地对地加信号 2. 2. 差动放大电路可以有差动放大电路可以有两个输出端两个输出端双端输出双端输出————从从C1 和和C2输输出单端输出单端输出————从从C1或或C2 对对地输出地输出 几个基本概念几个基本概念8/17/2024 四、差分放大电路的四种接法四、差分放大电路的四种接法 1. 双端输入单端输出：双端输入单端输出：Q点分析点分析 由于输入回路没有变由于输入回路没有变化，所以化，所以IEQ、、IBQ、、ICQ与双端输出时一样但与双端输出时一样但是是UCEQ1≠ UCEQ2 1. 双端输入单端输出：差模信号作用下的分析双端输入单端输出：差模信号作用下的分析 1. 双端输入单端输出：共模信号作用下的分析双端输入单端输出：共模信号作用下的分析 1. 双端输入单端输出：问题讨论双端输入单端输出：问题讨论（（1））T2的的Rc可以短路吗？可以短路吗？（（2）什么情况下）什么情况下Ad为为“＋＋”？？（（3）双端输出时的）双端输出时的Ad是是单端输出时的单端输出时的2倍吗？倍吗？ 2. 单端输入双端输出单端输入双端输出共模输入电压共模输入电压差模输入电压差模输入电压 输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入： 在输入信号作用下发射极在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？的电位变化吗？说明什么？ 2. 单端输入双端输出单端输入双端输出静态时的值静态时的值差模输出差模输出共模输出共模输出问题讨论：问题讨论：（（1））UOQ产生的原因？产生的原因？（（2）如何减小共模输出）如何减小共模输出电压？电压？ 3. 四种接法的比较：电路四种接法的比较：电路参数参数理想对称条件下理想对称条件下输入方式：输入方式： Ri均为均为2(Rb+rbe)；；双端输入时无共模信号输入，双端输入时无共模信号输入，单端输入时有共模信号输入。
单端输入时有共模信号输入输出方式：输出方式：Q点、点、Ad、、 Ac、、 KCMR、、Ro均与之有关均与之有关 五五、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路 为什么要采用电流源？为什么要采用电流源？ Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的越大，共模负反馈越强，单端输出时的Ac越小，越小，KCMR越大，差分放大电路的性能越好越大，差分放大电路的性能越好 但为使静态电流不变，但为使静态电流不变，Re 越大，越大，VEE越越大，以大，以至于至于Re太大就太大就不合理了不合理了 需在低电源条件下，得到趋于无穷大的需在低电源条件下，得到趋于无穷大的Re解决方法：采用电流源！解决方法：采用电流源！ 五五、具有恒流源的差分放大电路、具有恒流源的差分放大电路等效电阻等效电阻为无穷大为无穷大近似为近似为恒流恒流 1) RW取值应大些？还是小取值应大些？还是小些？些？2) RW对对动态参数的影响？动态参数的影响？3) 若若RW滑动端在中点，写滑动端在中点，写出出Ad、、Ri的表达式的表达式六、差分放大电路的改进 1. 加调零电位器加调零电位器RW 讨论一讨论一若若uI1=10mV，，uI2=5mV，则，则uId=？？ uIc=？？uId=5mV ，，uIc=7.5mV 讨论二讨论二1、、uI=10mV，则，则uId=? uIc=? 2、若、若Ad=－－102、、KCMR＝＝103用直流表测用直流表测uO ，，uO=?uId=5mV ，，uIc=7.5mVuO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1=?=?=?清华大学 华成英 hchya@ 。