差分放大电路

3.3差分放大电路(DifferentialAmplifier)3.3.1差分放大电路的工作原理特点：a.两个输入端,两个输出端b.元件参数对称c.ui1=ui2时,uo=0能有效地克服零点漂移ICQ1ICQ2IEEIEQ1IEQ2UCQ1VEE=UBEQ+IEEREEIEE=(VEE–UBEQ)/REEICQ1=ICQ2(VEE–UBEQ)/2REEUCQ1=VCC–ICQ1RCUCQ2=VCC–ICQ2RCUo=UCQ1–UCQ2=0一、电路组成及静态分析直流通路UCQ2第3章放大电路基础V1VCCV2VEERCRCREEui1ui2uoV1+VCCV2VEERCRCREEuoVEE1.差模输入与差模特性差模输入ui1=–ui2差模输入电压uid=ui1–ui2=2ui1=–ui2差模信号交流通路ic1ic2使得：ic1=–ic2uo1=–uo2差模输出电压uod=uC1–uC2=uo1–(–uo2)=2uo1idodduuAubeCd1rRAui1o122uu差模电压放大倍数带RL时RLbeLd'rRAuL21CL//'RRRRid=2rbe差模输入电阻差模输出电阻Rod=2RC大小相同极性相反二、动态分析第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2RCRCuodui2uo1uo2ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2例3.3.1已知:=80,r’bb=200,UBEQ=0.6V,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))(7489285.0268120026)1(200EQbeIrbeLd'rRAuL21CL//'RRR=10//10=5(k)7.5259.7580Rid=2rbe=27.59=15.2(k)Rod=2RC=20(k)第3章放大电路基础ui1V1+12VV212VRCRCREEuodui210k10k20k20k2.共模输入与共模抑制比共模输入ui1=ui2共模输出电压uic=ui1=ui2使得:ie1=ie2IEQ1+ie1IEQ2+ie2ue=2ie1REE2REE2REE共模输入电压uoc=uC1–uC2=00icoccuuAu共模抑制比cdCMRuuAAK用对数表示：cdCMRlg20)dB(uuAAK大小相同极性相同共模信号交流通路第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC2V1V2RCRCuodui2uC1uC2(2)若Aud=–50、Auc=–0.05求输出电压uo，及KCMR1.01V0.99V[解]可将任意输入信号分解为共模信号和差模信号之和(1)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)id21i1iuuucid21ici2uuu(2)uod=Auduid=–500.02=–1(V)uoc=Aucuic=–0.051=–0.05(V)uo=Auduid+Aucuic=–1.05(V)cdCMRlg20)dB(uuAAK05.050lg20=60(dB)(1)求差模输入电压uid、共模输入电压uic例3.3.2第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2VEERCRCREEuodui2uC1uC23.3.2具有电流源的差分放大电路一、电流源电路增大共模放大倍数的思路：增大RE用恒流源代替RE特点：直流电阻为有限值动态电阻很大1.三极管电流源简化画法电流源代替差分电路中的RE第3章放大电路基础+VCCRLRERB1RB2ICI0ui1V1+VCCV2RCR1uodui2RCVEER2R3IC3V3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI02.比例型电流源第3章放大电路基础二极管温度补偿V1+VCCRERB1RB2I0V2比例型电流源V1+VCCR2RR1I0V2IREFUBE1UBE11BE1CCREFRRUVIUBE1UBE221REF0RRII多路电流源V1+VCCR2RR1I01V2IREFR3I02V321REF02RRII31REF03RRII镜像电流源UBE1=UBE2I0=IREF微电流源I0R2=UBE1–UBE22BE2BE10RUUI4.NMOS管电流源原理电路当V1、V2几何尺寸相同时I0=IREF当V1、V2几何尺寸不同时I0IREF采用V3管代替R3.镜像和微电流源第3章放大电路基础I0V1RV2IREFV1+VCCR2RI0V2IREFUBE1UBE1+VCCV1RI0V2IREFDGSGSDVEE+VCCV1I0V2IREFDGSGSDVEEV3DSGV3、V4构成比例电流源电路21BE4EEC4REFRRUVII32REF0C3RRIII二、具有电流源的差分放大电路简化画法能调零的差分电路第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEER2R3IC3V3V4IREFIC4ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI0ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI0RPMOS差分电路例3.3.3=100(1)求静态工作点(2)求电路的差模Aud、Rid、Ro[解](1)求“Q”21BE4EEREFRRUVI1.02.67.0632REF0RRIImA84.0ICQ1=ICQ2=0.5I0mA42.0UCQ1=UCQ2=6–0.427.5=2.85(V)(2)求Aud、Rid、Ro)(645242.026101200be2be1rrp21beCd)1(RrRAu6505.010145.65.7100])1([2p21beidRrRk23Ro=2RC=15(k)(mA)84.0第3章放大电路基础ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEER2R3IC3V3V4IREF+6V6V1001007.5k7.5k6.2k三、差分放大电路的差模传输特性OuiiCiC1iC2I0021I特点：1.iC1+iC2=I0;当ui=0,iC1=iC2=0.5I0UT-UT2.当–UTuiUTuiiC1–iC2O–UTUTiC1–iC2ui3.当–4UTui4UT，一只管子截止，另一只饱和,差分电路进入饱和区，输出限幅。4UT–4UTI0–4UT4UT第3章放大电路基础+VCCui1V1V2RCuodui2RCVEEI0iC1iC23.3.3差分放大电路的输入、输出方式一、单端输入、输出方式1.单端输出beLCd//21rRRAubeid2rRcdCMRuuAAK输出为双端输出的一半较双端输出小CoRR即ui1=ui，ui2=0i21i21i1uuui21i21i2uuuii2i1iduuuui21i2i121ic)(uuuu参数计算与双端输入相同四种连接方式比较见P882.单端输入第3章放大电路基础为双端输入的特例+VCCuIV1V2RCuoRCVEEI0iC1iC2RL二、双端变单端的转换电路双端输入单端输出差分电路具有双端输出效果的单端输出电路对于差模信号：ic1=ic3=ic4iL=ic2+ic4V3、V4为镜向电流源=ic2+ic1=2ic1uo=2ic2RL使单端输出获得双端输出效果对于共模信号：ic1=–ic2iL=0uoc=0ic1=ic2电阻桥产生双端输入信号，负载多为一端接地第3章放大电路基础RRRRt+VCCRL+VCCuiV1V2uoVEEI0RLV3V4ic1ic2ic3ic4iL