模电童诗白清华第四版课件 第12讲3.3 差分放大电路

3.3 直接耦合放大电路3.3.1直接耦合放大电路的零点漂移现象 直接耦合放大电路的零点漂移现象一、 零点漂移现象及其产生的原因

直接耦合 ui 放大电路理想的放大电路输入信号为零时， 理想的放大电路输入信号为零时，其输出电压应该恒 定不变，即变化量为零。 定不变，即变化量为零。 实际的放大电路，当输入电压为零时， 实际的放大电路，当输入电压为零时，输出电压的变 化量并不能恒定，而是有一个缓慢的、 化量并不能恒定，而是有一个缓慢的、不规则的随机输出 电压，这种现象称为零点漂移. 电压，这种现象称为零点漂移. 这种输入电压为零而输出电压的变化不为零的现象为零 点漂移现象。 点漂移现象。

uo

产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。 温度变化，直流电源波动，元器件老化。 其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因， 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。 零漂为温漂。 二、抑制温度漂移的方法： 抑制温度漂移的方法： 1)采用直流负反馈稳定静态工作点。 )采用直流负反馈稳定静态工作点。 2) 采用温度补偿的方法，利用热敏元件来抵消放 采用温度补偿的方法， 大管的变化。 大管的变化。 3)采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消， )采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消， 构成“差分放大电路” 构成“差分放大电路”。

具体实践：在实践中， 具体实践：在实践中，两个特性相同的管子采用 差分对管” “差分对管”,两半电路中对应的电阻可用电桥 精密选配，尽可能保证阻值对称性精度满足要求。 精密选配，尽可能保证阻值对称性精度满足要求。 结论：可想而知，即使采取了这些措施， 结论：可想而知，即使采取了这些措施，差动放大 电路的两半电路仍不可能完全对称，也就是说， 电路的两半电路仍不可能完全对称，也就是说，零 点漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。 点漂移不可能完全消除，只能被抑制到很小。

3.3.2 差分放大电路ICQ会有微 小变化

一、基本差分放大电路的由来零输入 零输出 若V与UCQ的变 与 化一样， 化一样，则输 出电压就没有 漂移(补偿电源 补偿电源) 漂移 补偿电源

零点 漂移

参数理想对称： 参数理想对称： Rb1= Rb2,Rc1= Rc2, Re1= Re2; T1、T2在任何温度 下特性均相同。 下特性均相同。

信号特点？ 信号特点？ 能否放大？ 能否放大？

电路结构： 双端输出( 电路结构：双端输入(ui1 ,ui2 ),双端输出(uo1 uo2 )

若ui1=ui2,uo=?

ui1=-ui2,uo=?

ui1=ui2,两个输入信号幅值相同，相位相同 共模信号 两个输入

信号幅值相同， 两个输入信号幅值相同， ui1=-ui2,两个输入信号幅值相同，相位相反 差模信号 1.共模信号输入 共模信号输入 ui1=ui2 VC1= VC2 V uo = VC1 C2=0

没有对输入信号进行放大，对共模信号有抑制作用。 没有对输入信号进行放大，对共模信号有抑制作用。

电路参数的理想对称， 电路参数的理想对称，温度变化时管子的电流 变化完全相同，故可以将温度漂移等效成共模信号 将温度漂移等效成共模信号， 变化完全相同，故可以将温度漂移等效成共模信号， 虽然每个管都产生了零点漂移， 虽然每个管都产生了零点漂移，但是由于两集电极 电位的变化互相抵消，所以输出电压依然为0, 电位的变化互相抵消，所以输出电压依然为 ，零点 漂移被完全抑制了。 漂移被完全抑制了。 2. 差模信号输入 ui1=-ui2 VC1= - VC2 uo = VC1 VC2=2 VC1 对差模信号实现了电压放大。 ∴ 对差模信号实现了电压放大。 差动放大电路特点：输入端信号之差为 时 差动放大电路特点：输入端信号之差为0时，输 出为0,没有放大；输入端信号之差不为0时 出为 ，没有放大；输入端信号之差不为 时，才有 输出，进行放大。 输出，进行放大。

基本差分放大电路存在的问题: 基本差分放大电路存在的问题 电路难于绝对对称，因此单端输出仍然存在零漂 电路难于绝对对称，因此单端输出仍然存在零漂. 二、长尾式差动放大电路 长尾式差动放大电路+Vcc Rc Rb + _ +Vcc Rc +VCC

uo1 + T1Re

uo _ uo2 T2 Re-VBB -VEE Re

Rb + _ui2 VBB

+VCC Rc Rb + ui1 _ Rc

uo1 + T1

uo _ uo2 T2 Re-VEE

Rb + _ui2

长尾式差分放大电路电阻R 公共发射极电阻，稳定Q点 共模负反馈电阻。 电阻 e:公共发射极电阻，稳定 点，共模负反馈电阻。

1 静态分析Rc1 ui1 Rb1 -UBEQ IBQ 2IEQV U EE BEQ I ≈ EQ 2R e

令uI1= uI2=0 +VCC Rc2 Rb2

Rb1IBQ+UBEQ+2ReIEQ=VEE由于I R 较小， 由于 BQ ,Rb较小，其上的 电压降可忽略不计。 电压降可忽略不计。 ui2

I BQ1 = I BQ 2 = I BQ I CQ1 = I CQ 2 = I CQ I EQ1 = I EQ 2 = I EQ U CQ1 = U CQ 2 = U CQ

Re -VEEI BQ = EQ 1+ β I

uO = U CQ1 U CQ 2 = 0

Rb1上电压降忽略不计，发射极电位UEQ≈-UBEQ 上电压降忽略不计，

UCEQ=UCQ-UEQ≈VCC―RCICQ+UBEQ

2. 抑制共模信号共模信号：数值相等、 共模信号：数值相等、极性相同的 输入信号， 输入信号，即

uI1 = uI2 = uIc iB1 = iB2 iC1 = iC2 uC1 = uC2uO = uC1 uC2 = (uCQ1 + uC1 ) (uCQ2 + uC2 ) = 0共模放大倍数 Ac = u Oc ,参数理想对称时 Ac = 0 u Ic

2. 抑制共模信号 ：Re的共模负反馈作用 uOc 共模放大倍数 Ac = uIc 参数理想对称时Ac = 0

对于每一边 电路， 电路，Re=?

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： 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. 放大差模信号

uI1 = uI2 = uId / 2

差模信号：数值相等， 差模信号：数值相等，极性相反 的输入信号， 的输入信号，即

iB1 = iB2 iC1 = iC2 uC1 = uC2 uO = 2 uC1中电流不变， 对差模信号无反馈作用。 △iE1=-△ iE2,Re中电流不变，即Re 对差模信号无反馈作用。 - 流过R 的电流不变 保持直流；因此发射极电位为0”虚地 不变， 虚地”。 流过 e的电流不变，保持直流；因此发射极电位为 虚地 。 E点电位在差模信号作用下不变，相当于接“地”。 点电位在差模信号作用下不变 点电位在差模信号作用下不变，相当于接“ 负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变， 负载电阻的中点电位在差模信号作用下不变，相当于接 在差模信号作用下不变 “地”。

Rc1 ui1 Rb1

RL/2

Rc2 Rb2 ui2 Rb1 + ui1 uId ui2 Rb2 - (d)交流通路 交流通路 Rc2 Rc1 RL/2 uod RL/2 _ +

Re (c)交流通路 交流通路

+ ui1 0

Rb1 Rc1 RL/2

Rc2 Rb2 (d)交流通路 交流通路

RL/2

Rb1 ui1 rbe1 βIb Rc1 RL/2

+

uod ui1 rbe2 βI b Rc1 RL/2 Rb2 (e) 交流等效电路

R l) u = 2 i (R // od c1 c 2

u

Id

= 2 i

(R + r ) B1 b be

1 β ( R // R ) u c o = 2 L A = d u R + r i b be两只管子的电压放大能力相当于单管放大电路， 两只管子的电压放大能力相当于单管放大电路，差分放大 电路是以牺牲一只管子的放大倍数为代价， 电路是以牺牲一只管子的放大倍数为代价，来换取低温漂移的 效果. 效果. 电阻R 不影响差模电压放大倍数！ 电阻Re不影 …… 此处隐藏：2265字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……