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差分式放大器在电路结构上有什么特点
差分式放大器在电路结构上有什么特点
09-08-26 &匿名提问 发布
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第三章   集成运算放大器
   * 差分放大器          o 静态分析，          o 动态分析          o 四种接法    * 集成运放的基本单元电路          o 差分输入级          o 中间级          o 输出级          o 偏置电路    * 集成运放的典型电路和参数
3.1.1基本差分放大器电路组成： 3.1差分放大器 特点：a.两只完全相同的管子；b.两个输入端，     两个输出端；c.元件参数对称；
一、静态工作点 3.1差分放大器 由对称性：
     
  可假定: 有：
   双边变单边
二、电路特性分析    * 抑制温漂的原理：温度变化和电源电压波动，都将使T1、T2集电极电流产生变化，且变化趋势是相同的，因此当从T1、 T2 集电极输出信号时，其变化量相互抵消，理想情况下，没有温漂。    * 共模信号：大小相等、极性相同的按共同模式变化的信号，表示为vic（输入共模信号）、voc（输出共模信号）。    * 差模信号：大小相等、极性相反，变化规律一样的信号，表示为vid（输入差模信号）、vod（输出差模信号）。
3.1差分放大器
1.差模放大倍数 3.1差分放大器 差分放大器在差模输入时的交流通路 输入差模信号时，两信号在射极电阻RE上产生的电流相互抵消，RE上的压降为零，对差模信号可视为短路。 接法1：双端输入，双端输出 接法1：双端输入，双端输出 考虑负载RL时，R´L＝ (RL /2)//RC代替上式中的RC。 接法1：双端输入，双端输出： 为什麼？
3.1差分放大器 考虑负载RL时，R´L＝RL//RC代替上式中的RC。 接法2：双端输入，单端输出： 差分放大器在差模输入时的交流通路：单端输出
2.共模放大倍数 3.1差分放大器 输入共模信号时，两信号在射极电阻RE上产生的电流同相，RE上的压降为单管时的两倍。在画交流通路时，若要把两管的射极分开，则每管的发射极电阻增大一倍。 差分放大器在共模输入时的交流通路 接法1：双端输入，双端输出： 接法2：双端输入，单端输出：
3.共模抑制比：差模放大倍数与共模放大倍数之比。对双端输出电路，共模抑制比为无穷大。对单端输出电路，共模抑制比为：
3.1差分放大器
4.输入电阻和输出电阻 输入电阻根据输入接法分为差模输入电阻和共模输入电阻。 输出电阻根据输出接法分为双端输出电阻和单端输出电阻。
   双端输出： 单端输出：
单端输入时：
   * 单端输入等效双端输入:    * 因为右侧的RB+rbe归算到发射极回路的值[(RB+rbe) /(1+)]&& RE，故 RE 对 Ie 分流极小，可忽略， RE可认为是开路，於是有 vi1 = －vi2  = vi /2 所有计算同双端输入。
差动放大器共有四种输入输出方式:    *     1. 双端输入、双端输出（双入双出）    *     2. 双端输入、单端输出（双入单出）    *     3. 单端输入、双端输出（单入双出）    *     4. 单端输入、单端输出（单入单出主要讨论的问题有：    * 差模电压放大倍数、共模电压放大倍数    * 输入电阻    * 输出电阻
3.1.2带恒流源的差分放大器 电路的组成和工作原理： KCMR= Ad/Ac
   * 从以上两式看出要减小Ac，提高共模抑制比，应增大RE，但RE不能太大，因为RE上的压降由VEE提供。在保持VT1、VT2两管的工作电流为一定值时，要加大RE，必须提高VEE，这是有困难的。能不能找到这样一种元器件，它的直流电阻很小，而它的交流电阻却很大，这样静态时不需要很大的VEE，动态时的AC却很小，KCMR很大？    * 晶体管本身具有恒流源特性，输出特性曲线上，放大区呈恒流特性。集成电路中由镜像电流源构成恒流源。
分立元件电路中的恒流源： 带恒流源的差分放大器 分立元件差分放大器
本节小结：    * 差分放大器的工作原理：          o 四种接法，性能参数；          o 带恒流源的差分放大器。    * 差分放大器的优点：          o 较高的共模抑制比，较小的零点漂移，直接耦合；          o 两个输入端，两个输出端，通用性强；          o 电路对称，对阻值精度要求不高，适宜集成。
集成电路：在一块矽片上集成出包括有源元件和无源元件构成的整体电路。分类：数字集成电路和模拟集成电路。集成运放：集成运算放大器，模拟电路的通用器件。 3.2集成运放的基本单元 集成运放的符号 AV0 — 开环差模电压放大倍数 vo = AV0(v+ – v)
集成运放的组成： （1）输入级：高性能差放电路；输入电阻大、共模抑制比大、静态电流小。 （2）中间级：复合管共射电压放大电路；提供电压放大。 （3）输出级：互补对称输出电路。带载能力强、失真小。 （4）偏置电路：电流源电路；提供合适的静态工作点。
3.2.1差分输入级：
   * 普通差分放大器：输入电阻小，最大差模输入电压低，放大倍数不够高。    * 改进方法：          o 共集－共基差分放大器          o 复合管差分放大器          o 超hfe管输入级
共集－共基差分放大器：特点：      输入电阻高；      一定的电压放大倍数；      高差模输入电压。复合管差分放大器：特点：hfe大。      大幅度降低基极偏置电流；      提高输入阻抗。 共集－共基差分放大器 复合管差分放大器
几种复合管： 同型管组成复合管 不同型管组成复合管
3.2.2中间级    * 一至二级直接耦合放大电路构成，提供足够大的电压放大倍数；输出双端变单端；电平移动。    * 有源负载放大电路，提供电压放大倍数。 有源负载放大电路 有源负载差分放大器将双端信号转换成单端信号 利用PNP管实现电平移动
3.2.3输出级    * 输出大电流和大电压；输出电阻小。    * 采用射极跟随器或互补对称电路。 射极跟随输出级 基本互补对称电路 有保护电路的互补对称电路
3.2.4偏置电路镜像恒流源电路
微电流源电路
小节本节内容：    * 集成运放的组成：输入级，中间级，输出级，偏置电路    * 复合管    * 有源负载    * 互补对称电路    * 电流源
3.3集成运放的典型电路和参数 5G23集成运放电路图 特点：线路简单，性能适中。两级电压放大，放大倍数为5～10万倍。 带恒流源负载的差分输入级 中间级：T4、T5共集接法，输出接T6基极和射级，实现双端变单端输出，T6实现电压放大和电平移动作用。 －VEE 恒流源电路 复合管射级跟随输出级，发射极接恒流源 5G23的外部接线图 R10外接，为T6的集电极负载电阻
集成运放的主要参数 1) 输入失调电压 V IO 使 VO = 0，输入端施加的补偿电压 2) 输入偏置电流 I IB VI = 0 时， 3) 输入失调电流 IIO 4) 输入失调电压温漂 5) 输入失调电流温漂 6) 转换速率 7) 差模输入电阻和共模输入电阻
本章主要内容    * 差分放大器          o 抑制零漂的关键；          o 四种接法及其技术指标；          o 带恒流源的差分放大器。    * 集成运放的基本单元          o 差分放大输入级；          o 带恒流源负载的中间级；          o 互补对称输出级；          o 恒流源偏置电路。    * 典型电路和主要参数 本章小结
        单端输入可以等效为图3.29所示输入方式：既有差模输入信号uI，又有共模输入信号uI/2；输出电压既包括差模信号，又包括共模信号。单入单出、单入双出情况下的静态分析和差模信号的分析对应於双入单出、双入双出时的情况，没有差别。
       对共模信号而言，单入双出在理想情况下，其共模信号完全被抑制，可以等效为双入双出的情况；但在电路参数不完全一致时，存在共模双出电压。而单入单出就一定存在共模输出电压，共模电压放大倍数的计算与双入单出相同。参考资料学习带恒流源式差动放大器的设计方法和调试方法带恒流源的差动放大器
            为了改善差动式直流放大电路的零点漂移，利用了负反馈能稳定工作点的原理，在两管公共发射极回路接入了稳流电阻RE和负电源VEE，RE愈大，稳定性愈好。但由於负电源不可能用得很低，因而限制了RE阻值的增大。为了解决这一矛盾，实际应用中常用晶体管恒流源来代替RE，形成了具有恒流源的差动放大器，电路如图2.3具有恒流源的差动放大器，应用十分广泛。  图2.3 电子基础实验中心  8  返回
  当某些环境因素或干扰存在时，会引起电路参数变化。例如当温度升高时，三极管VBE会下降，β会增加，使两管的集电极电流增加了△ICQ1= ICQ2 = △ICQ，使两管集电极对地电位也产生了一个增量△VCQ1和△VCQ2，且数值相等。此时输出电压的变化量           △V0=△VCQ1 = △VCQ2=0，       参考资料
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差分放大器的理论与实验教学研究
摘　要：讨论了差分式放大器教学中的几个典型问题，包括电路图的规范问题、小信号等效电路以及实验教学中的几个难点．
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差分放大电路
差分放大电路是由两个晶体管组成的对称结构放大电路。在理想情况下， 两管的特性及对应电阻元件的参数值都相同，因此，两管的静态工作点也必然相同。差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显着特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。
目录>>>基本的差分放大电路
　　基本差分式如图所示。 图中 T1,T2是特性 的晶体管，电路对称,参数也对称。如：V BE1 =V BE2 ,R c1 =R c2 =R c ,R b1 =R b2 = R b ,β1 =β2 =β。电路有两个输入端和两个输出端。
</P>差分放大电路的原理
　　（1）当v i1 =v i2 =0时，即静态时， 电路 对称：I c1 = I c2 = I 0 /2, R c1 I c1 = R c2 I c2 ，V o =V c1 -V c2 =0 即输入为0时,输出也为0 。
　　（2）加入差模信号时，即v s1 =-v s2 =v sd /2，从电路看v B1 增大使得i B1 增大,使i c1 增大,使得v c1 减小v B2 减小使得i B2 减小,又使得i c2 减小，使得v c2 增大.由此可推出：v o =v c1 - v c2 =2v c1 ，每个变化量v不等于0, 有信号输出。
　　若在输入端加共模信号,即v s1 =v s2 ， 电路的对称性和恒流源偏置,理想情况下v o =0，无输出。
　　这 所谓"差动"的意思；即两个输入端之间有差别， 输出端才有变动。</P>差分放大电路的参数计算
　　（1）静态工作点的估算
　　I C1 =I C2 =I c =I O /2
　　V C1 =V C2 =V cc -I c R c
　　I B1 =I B2 =I c /β=I B =I/2β
　　（2）差摸电压增益和输入、输出电阻
　　差放电路有两个输入端和两个输出端。同样， 输出也分双端输出和单端输出方式。组合起来,有四种连接方式：双端输入双端输出、双端输入单端输出,单端输入双端输出,单端输入单端输出。
　　（a）双入双出电路
　　差模输入： v i1 =-v i2 =v id /2，则i C1 上升时,i C2 下降。
　　若电路完全对称时，则△i C1 =△i C2 ， 因为I O 不变，因此v e =0。负载在电路完全对称,双入双出的 下,A VD =A V1 ,可见该电路使用成倍的元器件换取抑制零漂的能力。
　　差模输入电阻R i ：从两个输入端看进去的等效电阻R i =2r be
　　差模输出电阻R 0 ：从两个输出端看进去的等效电阻R 0 =2R C R 0 , R i 是单管的两倍。
　　（3）共模电压增益
　　① 双端输出的A VC 。
　　因为v i1 =v i2 ，此时变化量相等，即v C1 =v C2 ，因此
　　实际上，电路完全对称是不容易的，但即使这样，A VC 也很小，放大电路的抑制共模能力还是很强的.
　　② 单端输出的A VC
　　对于共模信号, 因为两边电流同时增大或同时减小.因此在e极处得到的是两倍的i e 。v e =2i e R e ,这相当于每个BJT的发射极分别接2R e 电阻，这里的R e就是恒流源交流等效电阻)因此有
</P>差分放大电路的动态分析
　　1. 差模输入与差模特性
　　差模输入：差分放大电路的两个输入信号大小相等，极性相反。
　　差模电压放大倍数：差模输出电压uod与差模输入电压uid的比值。
　　差模输入电阻：从放大电路两个输入端看进去所呈现的等效电阻。
　　差模输出电阻：差分放大电路两管集电极之间对差模信号所呈现的电阻。
　　差模输入 ui1 = – ui2 ，大小相同，极性相反。
　　差模输入电压 uid = ui1 – ui2 = 2ui1 使得 ic1 = – ic2，uo1 = –uo2
　　差模输出电压 uod = uC1 – uC2 = uo1 – ( – uo2)= 2uo1
　　差模电压放大倍数
　　差模输入电阻 Rid = 2rbe
　　差模输出电阻 Rod = 2RC
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第三章 多级放大电路差动和功放.ppt|模&#8203;电&#8203;课&#8203;件&#8203;,&#8203;模&#8203;拟&#8203;电&#8203;子&#8203;技&#8203;术&#8203;课&#8203;件&#8203;,&#8203;电&#8203;气&#8203;工&#8203;程
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