差分放大电路知识总结

本文摘自:http://m.elecfans.com/article/650645.html

什么是差分放大电路

  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著特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐,特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法,难以理解,因而一直是模拟电子技术中的难点。

  差分放大电路:按输入输出方式分:有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四种类型。按共模负反馈的形式分:有典型电路和射极带恒流源的电路两种。

  (a)射极偏置差放(b)电流源偏置差放

  差放有两个输入端子和两个输出端子,因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。双端输入时,信号同时加到两输入端;单端输入时,信号加到一个输入端与地之间,另一个输入端接地。双端输出时,信号取于两输出端之间;单端输出时,信号取于一个输出端到地之间。因此,差分放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。上面两个电路均为双端输入双端输出方式。

  (a)电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻,或称射极耦合电阻,它实际上就是在工作点稳定电路中植入的射极电阻,只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re,所以经它的作用是稳定静态工作点,对零漂做进一步的抑制。电阻Re常用等效内阻极大的恒流源I0来代替,以便更有效地提高抑制零漂的作用。负电源-一文看懂差分放大电路的接法大全用来补偿射极电阻Re两端的直流压降,以避免采用电压过高的单一正电源+一文看懂差分放大电路的接法大全,并可扩大输出电压范围,使两基极的静态电位为零,基极电阻Rb通常为外接元件,也可不用,其作用是限制基极静态电流并提高输入电阻。

  差分放大器工作状态

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  上图a电路,是输入信号IN1=IN2的状态。

  (1)因输入端的“虚断”特性,同相输入端为高阻态,其输入电压值仅仅取决于R1、R2分压值,为2V。同相输入端的2V电压可以看作成为输入端比较基准电压;

  (2)因两输入端的“虚短”特性,可进而推知其反相输入端,即R3、R4串联分压电路,其b点=a点=2V。这是反馈电压。放大器的控制目的是使反馈电压等于基准电压;

  (3)由R1=R3,R2=R4条件可知,放大器输出端只有处于“虚地”状态,即输出端为0V,才能满足b点=a点=2V,这可以由此导出差分放大器的一个工作特征。

  上图b中的(1)电路,是IN1》IN2的状态。

  (1)此时因同相输入端电压高于反相输入端,输出端电压往正方向变化,其R3、R4偏置电路中的电流方向如图所示;

  (2)由R3、R4的阻值比例可知,R3两端电压降为(2.8V-1.5V)/10k,则R4两端电压降为1.3V×4=5.2V,输出端电压为2.8V+5.2V=8V。

  (4)此时的输入电压差为IN1-IN=2V,输出电压为8V。显然,该差分放大器的差分电压放大倍数=R4/R3是4倍压差分放大器。由此可以推知差分放大器的差分输入放大倍数为(1N1-IN2)×R4/R3=-OUT

  上图b中的(2)电路,是IN1《IN2的状态。

  此时因反同相输入端电压高于同相输入端,输出端电压往负方向变化,其R3、R4偏置电路中的电流方向如图所示。同样,依R3、R4的阻值比例可推知,在此输入条件下,输出端电压为-8V,电路依然将输入差分信号放大了4倍。

  从电路的工作(故障)状态判断来说,直接测量R3、R4串联电路的分压状态,只要R3、R4串联分压是成立的,则电路就大致上(起码运放芯片)就是好的;电路的电压放大倍数也由此得出;只要测量输入电压差(R1、R3左端电压差),再测量输出端电压进行比较,则外围偏置电路的好坏。

  差分放大电路的接法大全

  1、双端输入单端输出电路

  电路如右图所示,为双端输入、单端输出差分放大电路。由于电路参数不对称,影响了静态工作点和动态参数。

  直流分析:

  画出其直流通路如右下图所示,图中和是利用戴维宁定理进行变换得出的等效电源和电阻,其表达式分别为:

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  交流分析:

  在差模信号作用时,负载电阻仅取得T1管集电极电位的变化量,所以与双端输出电路相比,其差模放大倍数的数值减小。

  如右下图所示为差模信号的等效电路。在差模信号作用时,由于T1管与T2管中电流大小相等方向相反,所以发射极相当于接地。

  输出电压

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  一半。如果输入差模信号极性不变,而输出信号取自T2管的集电极,则输出与输入同相。当输入共模信号时,由于两边电路的输入信号大小相等极性相同。与输出电压相关的T1管一边电路对共模信号的等效电路如下

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  共模抑制比

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  结论:Re愈大,Ac的值愈小,Kcmr愈大,电路的性能愈好。

  2、单端输入、双端输出电路

  如下图(a)所示为单端输入、双端输出电路。电路对于差模信号是通过发射极相连的方式将T,管的发射极电流传递到T,管的发射极的,故称这种电路为射极耦合电路。

  如图(b)所示将输入信号进行等效变换,可看出,两输入端分别输入了差模信号和共模信号。

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  可见,单端输入电路与双端输入电路的区别在于:差模信号输入的同时,伴随着共模信号输入。

  输出电压

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  静态工作点以及动态参数的分析完全与双端输入、双端输出相同。

  3、单端输入、单端输出电路

  如右图所示为单端输入、单端输出电路,该电路对静态工作点、差模增益、共模增益、输入与输出电阻的分析与单端输出电路相同。对输入信号的作用分析与单端输入电路相同。

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posted @ 2019-08-21 10:27  Iriczhao  阅读(8801)  评论(0编辑  收藏  举报
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