典型差分放大电路

1、典型差分放大电路作者:日期:典型差分放大电路1、典型差分放大电路的静态分析V+Vcc(1) 电路组成丄-恥(2) 静态工作点的计算静态时：vs1=vs2=0,电路完全对称，所以有又t Ie= (1+ B ) IbVee - U beI bRs1+Ube+2IeRg二Vee二1b1=Ib2=Ib=Rs 21 Re通常 Rsvv(1+ B )Re, Ube=0.7V (硅管)Ibi =Ib2=I b =因：Ici=lc2=lc= B 1 B故：Ucei=Uce2=Vcc lc Rc静态工作电流取决于 Vee和Re。同时，在输入信号为零时，输出信 号电压也为零(uo= Vc1 VC2=0),即该差放

2、电路有零输入 零输 出。2、差分放大电路的动态分析(1)差模信号输入时的动态分析如果两个输入端的信号大小相等、极性相反，即vs1=- vs2= 或 vs1- vs2= uiduid称为差模输入信号。在输入为差模方式时，若一个三极管的集电极电流增大时，则另一个 三极管的集电极电流一定减小。在电路理想对称的条件下，有：ic1=- ic2。Re上的电流为:iE=iEi+iE2= ( I ei+ ie1) + ( Ie2+ ie2 )电路对称时，有IE仁IE2= |e、ie1=- ie2,使流过Re上的电流iE=2lE 双端输入一双端输出放大倍数:的交流通路如图当输入信号从两个三极管的基极间加入、输出

3、电压从两个三极管的集电极之间输出时，称之为双端输入一双端输出，其差模电压RcR srbe增益与单管放大电路的电压增益相同，无负载的情况下u o = Vol Vo2 = 2v oiA ud _-uidVs1v s2 2vs1当两集电极cl、c2间接入负载电阻RL时，双端输入一双端输出时的差模电压放大倍数为：A输入电阻:Rid :输出电阻：Rod2RcUoRL'ud 肓-RreRRc 2uid -2ibRs 2i b Rs rbe ；2ibRs'=2 rbeibibRlA ucuoc = vcl = V c2 _ Rcuic uic uic2Re双端输入一单端输出放大倍数：Auov

4、 o1v o1" R cA ud 'uidvs1 vs22vs12（Rs*be ）输入电阻：Rid=2rbe单端输出时的等效电阻为：RodRc(2)共模输入时的动态分析如果两个输入端信号大小相等、相位相同，即：vs仁vs2=uic则称为共模输入信号，用uic表示。其共模交流通路如图： 双端输入一双端输出 输出的共模电压uoc=vc1 -vc2=0，双端输出时的共模电压增益为:ucuic u双端输入一单端输出其共模电压增益为Auc二如二込區二0计算共模放大倍数Avc时，由于两个输入信号相等，Re等效为2Re。Avc的大小，取决于差分电路的对称性，双端输出时等于零。单端输出时交流

5、通路如图所示Avc1 = Voc1vic- R'lrbe(1')2Re2 Re综上：audA/d1u o V°1 - V°22Vo1uid Vs1 - Vs22Vs14-vnORcRs +%双端输入单端输出差模电压放大倍数Vol（RcRl）1 rLVidVil -Vi2rbe2 rbe共模抑制比KCMRKcmr =Ie&+ VQ rO2ru ocucu icAvd或v ci V c20u icKCMR =20dBA vc双端输出时由于Avc等于零，KCMR可认为等于无穷大，单端输出时共模抑制比:5十1=兄/2% 一尺Avc1R：/2Re恒流源电路的基

6、准电流为:|REF IE4=VCC，VEE U BE4r1r2又因IE3R3|E4R2，所以有I0IE3R2I R2 i忙4 一 _1 REFR3R3即三极管V3、V4及R1、R2、R3等值确定，则I0为一定值741型运放Av °的频率响应o io 1 俨 io3 io4 io5 io£ io?/Hz A开环差模电压增益AvO开环带宽BW (fH)单位增益带宽BWG (fT)差模特性差模特性2. 差模输入电阻rid和输出电阻roBJT输入级的运放rid 一般在几百千欧到数兆欧MOSFET为输入级的运放rid >1012Q超高输入电阻运放rid > 1013Q、I

7、IB< 0.040pA一般运放的rov200Q，而超高速 AD9610的ro = 0.05Q3. 最大差模输入电压Vidmax共模特性1. 共模抑制比KCMR和共模输入电阻ric一般通用型运放KCMR为(80120) dB，高精度运放可达140dB,ric> 100M Q。2. 最大共模输入电压Vicmax一般指运放在作电压跟随器时，使输出电压产生1%跟随误差的共模输入电压幅值，高质量的运放可达士13V。功率放大器性能分析(1)输出功率:2 _ Icm Vcem1121 Vcemc)I cmVcemI cm RL :,22222 Rl如果输入足够大，使输出达到最大值 V CC-VC

8、ES ，此时的功率为最 2丿Rl2 Rl> 2大不失真输出功率P0mPom冷VCC % j VCC(2)电源提供的功率 每个电源只提供半个周期的电流,电源提供的平均功率为：2二 0，cmFV =2血丄 Jcm *sin td( t)二电路的效率电路的效率是指输出功率与电源提供的功率之比1I 2Rcm v丄=2 -2VCC I cm 4PVI cm RL'-tVcemJIVCC4VCC在输出最大(Vom V CC)时得到最大输出功率：f"omI cmVCC 2VCC I cm/ 一nFV2JT78.5%4(4)管耗vo - Vom sin时1 二VFT-.0(VCC-Vo)Rdt1/VCCVomR (Vom=0时管耗为0Vom= VCC时管耗为:Vcc24-7：Rl(5)最大管耗与输出功率的