六差动放大器

1、第六节、差动放大器一、电路结构和命名方法因为可以从两个输入端输入一个电压差，又可以从两个输出端输出一个被放大的电压差，所以被称为差动放大器。二、单端输入双端输出电路结构运行原理1、静态工作点分析Ub1 = Ub2=0V，Ue = 0V-0.7V = -0.7VIe = Ic1+Ic2 = (E2-0.7V)/Re=2mA，Ic1= I c2= 1/2Ie=1mAUc1= Uc2=E1-URc1=E1-Ic1×Rc1 = E1-Ic2×Rc2= 4V 2、电路运行原理、正半周的输入信号使三极管A的基极电流增大，集电极电流也因基极电流的增大而增大，集电极电阻上的电压URc1应因

2、此而增大，集电极电压因此而下降。、三极管A的发射极电流增大，会导致流过Re上的电流增大，Re上的电压也因此增大，由于三极管B的基极接地（Ub2=0），所以三极管B的发射极与基极之间的电压差被减小，发射极电流也因此减小，集电极电流也因此减小，集电极电阻上的电压URc2减小，集电极电压因此而上升。、当输入信号为负电压的时候，两个三极管集电极的电压发生反向的变化。输入信号使两个输出端分别输出一个对称的下降和上升的被放大的电压差。3、差动放大器在单端输入时的输入阻抗对于差动放大器在单端输入时的输入端来说，三极管D2的发射极输入阻抗就是第三极管D1的发射极电阻的一部分，因此从输入端看进去，这个阻抗被放大

3、了(+1)倍。相对于差动放大器的发射极电阻Re来说，三极管D2的发射极输入阻抗很小(Zeb=26/Ieo)，所以，可以基本忽略Re的影响。又由于两个三极管的参数基本一致，三极管D2的发射极输入阻抗Zeb被放大(+1)倍之后，基本等于三极管D1的基极输入阻抗Zbe，所以，差动放大器在单端输入时的输入阻抗；相当于同等条件下共发射极放大器的输入阻抗的两倍。4、差动放大器在单端输入时的电压放大倍数由于差动放大器在单端输入时的输入阻抗；相当于同等条件下共发射极放大器的输入阻抗的两倍，所以，两个三极管的Ube和Ueb分别只能获得输入信号电压的1/2，所以，由此而引起的基极电流变化量也只有同等条件下共发射极

4、放大器的基极电流变化量的1/2，电压放大倍数也就相应地为同等条件下共发射极放大器的电压放大倍数的1/2。5、差动放大器输出电压的动态范围差动放大器的输出电压只能在发射极电压与电源电压正极之间变化，所以，两个三极管的集电极静态工作电压在等于发射极电压与电源电压正极之间一半的位置时，有最大的动态范围。由于发射极电压与基极电压之间0.7V的电压差可以忽略，所以，可以将取两个三极管的集电极静态工作电压设置等于零与电源电压正极之间一半的位置。6、差动放大器输出电压失真的特点、图A是共发射极和共基极放大器输出电压失真的特点输出电压正负半周失真的性质相反，这是由于共发射极和共基极放大器只有一个三极管基极与发

5、射极之间只有一个二极管的正向导通阻抗的特性所致。从共发射极和共基极放大器输出电压失真的特点来看，输出电压负半周的电压放大倍数随着输入信号电压的增加而逐渐加大，输出电压正半周的电压放大倍数随着输入信号电压的增加而逐渐减小，而输出电压负半周的电压放大倍数随着输入信号电压的增加而逐渐加大的趋势更明显一些。所以，从总体来说，共发射极和共基极放大器的电压放大倍数是随着输入信号电压的增加而逐渐加大的趋势。、图B是差动放大器输出电压失真的特点输出电压正负半周失真的性质相同，这是由于差动放大器的两个三极管的基极与发射极之间的正向导通阻抗是一个反向串联的关系。这种反向串联的关系使得在信号较小的时候，差动放大器输

6、出电压的失真因输入端二极管正向导通阻抗的反向补偿而减小。又由于二极管正向动态导通阻抗的反向串联关系，随着信号的增大而动态导通阻抗增大的作用会越来越占据主导地位，所以，差动放大器随着输入电压的逐渐增大，电压放大倍数是逐渐减小的趋势，这种特性很便于振荡器的稳幅。三、双端输入双端输出电路结构运行原理 静态工作点与单端输入电路相同运行原理：当输入信号Ui为正电压的时候，变压器同名端的结构使三极管B的基极此时获得正半周的电压输入Ui2。三极管B的基极电流Ib2因此增大，集电极电流因基极电流的增大而增大，集电极电阻上的电压URc2也因此而增大，集电极电压Uc2因此而下降。同时，变压器同名端的结构使三极管A

7、的基极获得负半周的电压输入-Ui1。三极管A的基极电流Ib1因此减小，集电极电流因基极电流的减小而减小，集电极电阻上的电压URc2也因此而减小，集电极电压Uc2因此而上升。差动放大器两个三极管输出端分别输出一个对称的下降和上升的被放大的电压差。两个三极管的集电极电压各自与基极电压的相位相反。当输入信号负电压的时候，两个三极管集电极的电压发生反向的变化。由于两个三极管的发射极电流一个增大，一个减小，发射极电阻上的电流没有发生变化，因此发射极电压Ue也保持不变。四、差动放大器适合放大直流信号的原理1、其它放大电路的输入结构如图所示：放大器输入端与地之间都有直流电压差，因此放大器输入端与信号输入之间

8、必须接上一个隔直流电容，以保证三极管能获得正常的静态偏置电流，放大器也因隔直流电容的存在而不能放大直流信号。2、差动放大器的输入结构如图所示：如图A所示,差动放大器的输入端没有直流电压差，可以不需要隔直流电容，因此可以放大直流信号。如图B所示, 差动放大器的输入端也可以加上隔直流电容，因此也可以只放大交流信号而不放大直流信号。五、电路设计1、双电源结构如图A所示：条件：双电源 E1=E2=12V要求：每个三极管的集电极电流Ic1=Ic21mA、Re的设计差动放大器的总静态工作电流由发射极电流决定，所以，首先根据E2和设计Re的阻值来获得规定的集电极电流。Ic1+Ic2=IRe=(E2-0.7V

9、)/Re Re=(12V-0.7V)/26K、Rc1和Rc2的设计差动放大器的电路结构；决定了三极管的集电极输出电压只能在电源正极发射极电压之间变化。所以，三极管的集电极静态工作电压应当设计在电源正极和发射极电压之间的中间位置。URc1=URc2E1/26VIRc1=IRc2=1mARc1=Rc2=URc/IRc=6V/1mA=6K2、单电源结构如图B所示：、Rb1和=Rb2的设计单电源结构与双电源结构的区别在于，需要用Rb1和Rb2串联电路给两个差分三极管的基极提供一个与电源电压的正负极有合理关系的对地电位。这个对地电位一方面应给两个差分三极管的集电极以足够的输出电压动态范围，另方面应给两个

10、差分三极管的发射极与电源负极之间以足够的电压来获得规定的发射极电流。Rb1和Rb2的比值大致相等时，能满足上述条件。所以，取Rb1=Rb2。因为流过Rb1和Rb2的电流必须大大于两个差分三极管的基极电流，才能对电路的地电压有足够的稳定作用。所以取流过Rb1和Rb2的电流为两个差分三极管的基极电流的10-50倍；比较能满足上述条件。假设两个差分三极管的值都是100，在两个集电极电流之和=1mA的情况下，两个差分三极管的基极电流之和=20uA，则Rb1+Rb2=E/20uA(10-50)10K-60K之间。、Rc1、Rc2、Re的设计与双电源结构的原理相同。课堂作业：1、条件：E1=E2=12V、Ico=1mA。要求：画出电路结构、设计并标出元件和静态参数、画出输入和输出波形、计算