差分放大器

5226.1.1差分放大器的分析1.电路形式（长尾电路）差分放大器的基本形式由两个性能完全相同的共发射极电路拼接而成。如何消除零漂？输入信号为零，电路对称c1c2UUoc1c20UUU某种因素产生零漂，如温度升高，c1c2II、c1c2UU、电路对称，晶体管参数相同，c1c2uuoc1c20uuu靠电路对称消除零漂！退出5236.1.1差分放大器的分析1.电路形式输入信号分别加到两管基极，输出两种取法①从单管集电极取——单端输出②从两管集电极之间取——双端输出射极电阻的几种不同形式退出5246.1.1差分放大器的分析1.电路形式差分式放大电路的组态基于不同的应用场合，有双、单端输入和双、单端输出的情况。单端输入时，另一端接地。双入双出双入单出单入双出单入单出退出5256.1.1差分放大器的分析2.工作原理①差模输入信号：I1I2uuIduI1Id/2uuI2Id/2uu即两管输入信号大小相等、相位相反，称为差模输入信号，记为IdI1I2uuu②共模输入信号：I1I2uu即两管输入信号大小相等、相位相同，称为共模输入信号，记为IcI1I2uuuIcu零漂引起的就是共模信号，为有害信号。（1）输入信号的分析退出5266.1.1差分放大器的分析2.工作原理问题：差分放大器的两个输入信号往往是一对任意数值的信号，一般，即，非差模也非共模，该怎样分析？I1I2uu解决方法：对输入信号进行分解，把一对任意数值的输入信号分解为差模信号和共模信号的叠加，求出差模信号和共模信号分别作用于差分放大器时的输出结果，然后利用叠加原理，得出差分放大器在一对任意数值输入信号作用下的性能指标。退出5276.1.1差分放大器的分析2.工作原理I1I2I1I2I122uuuuuI1I2I1I2I222uuuuuI1I2Ic2uuu令IdI1I2uuu具体分解方法：IdI1Ic2uuuIdI2Ic2uuu退出5286.1.1差分放大器的分析2.工作原理例6-1I110sin(mV)utI24sin(mV)utId6sin(mV)utId/23sin(mV)ut7Icsin(mV)ut差模输入信号（任一端都不接地）共模输入信号1Iu2Iu退出529（2）电阻的分析6.1.1差分放大器的分析2.工作原理eR①差模信号作用下：B1C1E1iii、、B2C2E2iii、、相同VT1：VT2：流过的信号电流彼此抵消，在上无信号电压eReR两管均为共射放大器，完成放大差模信号的作用。反之亦然。两管各极电流的变化正好相反，当I10u退出5306.1.1差分放大器的分析2.工作原理②共模信号作用下：两管相应电流始终相等，流过的信号电流eRE2iEe2iREe(2)iR引入了电流串连负反馈，使得从每个管子集电极输出时的共模电压大大减小了。为，产生的电压为退出5316.1.1差分放大器的分析2.工作原理共模等效①差分放大器对差模信号具有放大作用，而对共模信号具有抑制作用。②差模输入信号正是要放大的有用输入信号，而共模输入信号则是有害的输入信号（零点漂移）。结论差模等效（3）结论I1I22uuI1I22uuI1I22uuI1I22uu退出5326.1.1差分放大器的分析3.差模电压放大倍数和差模输入电阻（1）差模电压放大倍数d1d2d()uuuAAA、O1O1fecd1IdI1bie22()uuuhRAuuRhO2O2fecd2d1IdI2bie22()uuuuhRAAuuRh单端输出差模电压放大倍数退出5336.1.1差分放大器的分析OO1O2uuuOO1O2fecdd1d2IdIdbieuuuuuuhRAAAuuRhOdIddI1I2()uuuAuAuu双端输出差模电压放大倍数双端输出只要输入电压有差别，输出就变动！退出5346.1.1差分放大器的分析3.差模电压放大倍数和差模输入电阻（2）差模输入电阻2idbie()RRhidR退出5356.1.1差分放大器的分析4.共模电压放大倍数和共模输入电阻（1）共模电压放大倍数Oc1Oc1c1I1Icfeccbiefeee(1)22uuuAuuhRRRhhRR单端输出共模电压放大倍数和成反比，越大，越小。c1uAeRc1c2c()uuuAAA、eR退出5366.1.1差分放大器的分析Oc2Oc2c2c1I2IcuuuuAAuuOcOc1Oc2cIcIc0uuuuAuu单端输出共模电压放大倍数双端输出共模电压放大倍数单端输出时，射极电阻引入了电流串联负反馈，使得共模输出电压大大减小；双端输出、电路对称时，则共模输出电压为零，即共模输入电压完全被抑制。eR退出5376.1.1差分放大器的分析4.共模电压放大倍数和共模输入电阻（2）共模输入电阻1122icbiefee[()()]RRhhRicR退出5.如何求输出电压,1ou2ouou和111oodocuuu222oodocuuuoodocuuu111OudIducIcuAuAu222OudIducIcuAuAu21OOOuuu1212()()ududIducuIcAAuAAuudIducIcAuAu5386.1.1差分放大器的分析6.输出电阻oR无论是差模输入还是共模输入，输出端是一样的，输出电阻统一用表示。2ocRR退出5396.1.1差分放大器的分析7.共模抑制比定义：差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比的绝对值。dCMRcuuAKACommonModeRejectionRatio20CMRCMR(dB)lgKK越大，表示差分放大器对共模信号的抑制能力越强。衡量差分放大器放大差模信号和抑制共模信号的能力。退出5406.1.1差分放大器的分析7.共模抑制比①双端输出时，使电路尽可能对称；增大发射极电阻，受到发射极电源电压的限制。寻找一种电阻：它对直流呈现很小的阻值，而对交流呈现非常大的阻值；cc1c2e2uuRAAR减小共模输出电压提高共模抑制比的方法：②单端输出时，恒流源电路③引入共模负反馈。退出5416.1.1差分放大器的分析7.共模抑制比（1）恒流源电路fe3eooe312ie3e11hRr()hR//RhR（2）引入级间共模负反馈提高方法，电路举例or退出5426.1.1差分放大器的分析8.几种差分放大器方式性能参数比较单入单出单入双出双入单出双入双出duAcuACMRKfecLie1(//)2hRRhfecLie(//)2hRRh0cLo//2RRrfeoiehrhfecLie1(//)2hRRhfecLie(//)2hRRh0cLo//2RRrfeoiehrhidRicRoRie2hieo1[(1)2]2hrc2RcRie2hieo1[(1)2]2hrc2RcR射极电阻或射极电流源内阻以上对应电路均未接基极电阻或信号源内阻忽略不计。退出5436.1.1差分放大器的分析9.差分放大器的组合形式（1）共集-共基差分放大器分析：双端输入、单端输出；VT5、VT6构成基本电流源，作为VT4的有源负载；OO1OIIO1uuuuuuO1feL1IiefeL1(1)(1)uhRuhhRieL1i2fe1hRRhO1I12uuCC组态CB组态退出5446.1.1差分放大器的分析9.差分放大器的组合形式（1）共集-共基差分放大器OfeL2O1ieuhRuhOfeO1ieoe6uhuhhL2oe61RhOO1OfeIIO1ieoe62uuuhuuuhh退出5456.1.1差分放大器的分析9.差分放大器的组合形式（2）共集-共射差分放大器分析：双端输入、单端输出；VT5、VT6构成基本电流源，作为VT4的有源负载；OO1OIIO1uuuuuuL1i2ieRRhO1I1uuCE组态O1feL1IiefeL1(1)(1)uhRuhhRCC组态退出5466.1.1差分放大器的分析9.差分放大器的组合形式（2）共集-共射差分放大器OfeL2O1ieuhRuhOfeO1ieoe6uhuhhL2oe61RhOO1OfeIIO1ieoe6uuuhuuuhh退出5476.1.1差分放大器的分析例6-2某差分放大器已知，，，，已知为负值，求输出电压。I110sinmVut10.例题分析I26sinmVutd100dBuAcuAOu解：OdIdcIcuuuAuAuIdI1I24sinmVuuut82I1I2IcsinmVuuutdcCMR1000.11000uuAAKO(1004sin0.18sin)mV(400.8sin)mVutttCMR60K退出5486.1.1差分放大器的分析10.例题分析例6-3某差分放大器两个输入端的信号分别为和，输出电压，三者的关系是。试求该差分放大器的差模电压放大倍数和共模电压放大倍数及共模抑制比。I1uI2uOI1I210099uuu解：ccI1I2OdIdcIcdI1I2cdI1dI2()()()()222uuuuuuuuAAuuuAuAuAuuAAuAucdcd1002992uuuuAAAAdc99.51uuAACMR99.5KCMR20lg40dBKOu退出5496.1.2差分放大器大信号输入时的传输特性1.双极型晶体管差分放大器的传输特性考虑大信号的输入特性，晶体管的小信号电路已不适用，要从晶体管特性基本关系式出发，结合电路进行研究。BET/ES(1)uUiIeT/UkTq1BET/uUeBET/ESuUiIeE1E2iiI21E2E1E1E1()EiIiiii退出5506.1.2差分放大器大信号输入时的传输特性1.双极型晶体管差分放大器的传输特性1E2E1E2E1E1()iIiiii1BE2BE1TE1(e)uuUi1E1E2E2()iii1BE1BE2TE2(e)uuUiBE1BE2IduuuIdTIdC1E1/T(1th)221euUuIIiiU双曲正切函数eetheexxxxx1221IdTIdC2E2/T(th)euUuIIiiU退出5516.1.2差分放大器大信号输入时的传输特性1.双极型晶体管差分放大器的传输特性IdC1C2Tth2uiiIU2IdOC1C2ccT()thuuiiRRIU差分放大器传输特性退出5526.1.2差分放大器大信号输入时的传输特性从传输特性得到的结论：2IdOC1C2ccT()thuuiiRRIU（1）当差模输入电压时，差动放大器处于平衡状态，，即Id0uC1C20iiCQ1CQ222IIII（2）在平衡状态的工作点附近范围内，与呈线性关系IduT25mVUIdT(/2)1uU2IdOC1C2ccT()thuuiiRRIU2cIdOTRIuuU2OdcIdTuuIARuUOuthxx1x退出5536.1.2差分放大器大信号输入时的传输特性怎样扩大差分放大器的线性范围？引入负反馈——射极电阻射极电阻增大，线性工作范围改善程度越好。退出5546.1.2差分放大器大信号输入时的传输特性从传输特性得到的结论：（3）当差模输入电压超过时，输出电压基本不变，这表明差动放大器在大信号输入时，具有良好的限