差分放大器教学版名师优质课赛课一等奖市公开课获奖课件

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一点点

………………第1页差分放大电路第六章：(DifferentialAmplifier)第2页

6.1直接耦合要处理问题6.2基本差分电路6.3长尾式差分电路6.4恒流源式差分电路本章小结第六章：差分放大器第3页第六章：差分放大器重点1.零点漂移及其抑制2.差分放大原理3.恒流源差分电路难点1.差分放大器性能指标求解2.恒流源电路要求1.熟练掌握基本概念2.掌握差分放大工作原理3.学会分析差分电路方法第4页

知识点1.共模信号分析2.差模信号分析3.共模抑制比4.差分电路类型知识点1.共模电路分析2.差模电路分析3.共模抑制比4.差分电路四种接法知识点1.恒流源电路2.恒流源差分电路3.静态分析4.动态分析5.改进电路2.长尾式差分电路3.恒流源式差分电路1.基本差分电路第六章：差分放大器第5页uOt0零漂有时会把有用信号淹没1.零点漂移：当ui=0时，uo≠0且无规律现象，称为零点漂移，简称零漂。由温度引发零漂称为温漂由元器件老化引发零漂称为时漂引发直接耦合放大电路零漂主要原因是温漂零漂第6页零漂严重性：淹没有用信号。A1

=

20A2

=

20A3

=

20U02=±0.40V±0.02v零漂衡量：很显然：多级放大中第一级零漂影响最严重！将输出漂移折合到输入端:U01

=±0.02Vui=oU03

=±8.00V±0.40v±0.02v第7页抑制零漂方法：①负反馈法：只能抑制无法消除②温度赔偿法：极难完全消除(赔偿)③差分电路法：抑制能力很强，电路更灵活④信号变换法：比较复杂第8页2.零输入零输出问题：REE-VEEV1ui+VCCRCuo当ui=0时，uo=0方法：双电源供电第9页

基本差分电路组成1.差分电路四种接法2.差分电路差模放大作用3.差分电路共模抑制作用4.差分电路工作原理第10页一、基本差分电路组成：由两个结构完全对称共射放大电路组成。对称意思：a.两个三极管特征一致；b.电路参数对应相等。T1+

VCCT2Rc1Rc2ui1ui2uoRL第11页二、差分电路四种接法:输入方式单端输入双端输入输出方式单端输出双端输出输入、输出组合就组成了差分电路四种接法！双端输入双端输出差分电路T1+

VCCT2Rc1Rc2ui1ui2uoRL单端输入双端输出差分电路T1+

VCCT2Rc1Rc2uoRLui双端输入单端输出差分电路T1+

VCCT2Rc1Rc2ui1ui2uo单端输入单端输出差分电路T1+

VCCT2Rc1Rc2uiuo第12页差模信号与共模信号：差模信号：Ud=Uid1-Uid2大小相等，极性相反一对信号:

Uid1=-Uid2共模信号:Uc=Uc1=Uc2大小相等，极性相同一对信号,用Uic1、Uic2表示，Uic1=Uic2T1+

VCCT2Rc1Rc2ui1ui2uo零点漂移对两个管子作用相同，故可视为共模信号！共模信号和差模信号示意图差分电路只放大差模信号，抑制共模信号！第13页uic1uic2uid1uid2T1+

VCCT2Rc1Rc2uoRL1iui2u信号分解：依据定义uid1=-uid2=uid/2=(ui1-ui2)/2uic1=uic2=uic=(ui1+ui2)/2ui2=uic2-uid2=uic-uid/2ui1=uic1+uid1=uic+uid/2合成：（如：ui1

=32

mV，ui2

=0V）第14页三、对差模信号放大作用：T1+

VCCT2Rc1Rc2uid1uid2uoduid差模信号：uid1=–

uid2大小相等，极性相反差模输入信号：uid

=uid1

–

uid2id1od1d1uuAu=id2od2d2uuAu=idodduuAu=id1od122uu=结论：双端输出差模电压放大倍数等于单管电压放大倍数！第15页T1+

VCCT2Rc1Rc2uic1uic2uoc共模信号：uic1=uic2大小相等，极性相同共模输入信号定义为：uic=uic1

=

uic2ic1oc1c1uuAu=ic2oc2c2uuAu=icoccuuAu=icu0=四、对共模信号抑制作用：对零点漂移有抑制能力！！！第16页长尾式差分电路长尾式差分电路静态分析长尾式差分电路动态分析四种接法性能比较321第17页一、电路组成：因为单端输出基本差分电路无零漂抑制能力，所以，对基本差分电路进行改进，引入RE成为长尾式差分电路。V1+VCCV2RCRCui1ui2uoRE-VEE长尾电路:longtailedpair第18页VEE=UBEQ+IEEREIEE=(VEE

–UBEQ)/REICQ1=ICQ2(VEE

–

UBEQ)/2REUCQ1=VCC–

ICQ1RCUCQ2=VCC–

ICQ2RCUo=UCQ1–

UCQ2=0ICQ1ICQ2IEIEQ1IEQ2UCQ1UCQ2V1+VCCV2RCRCREuo-VEE二、静态分析:直流通路（等效电路）V1+VCCV2RCRCui1ui2uoRE-VEE第19页三、动态分析:动态分析思绪：1.将双管电路化成单管电路，利用以前结论来分析；2.共模信号单独分析；3.差模信号单独分析；4.综合起来看电路对两种信号综合作用；将双管电路化成单管电路关键：1.合理处理射极公共元件RE2.合理处理集电极负载RL第20页1.共模输入分析：有:ie1=ie2ue

=2ie1REuic=uic1=uic2对于共模输入：所以：等效电路如右；uoc=0ie1ie2uic1V1+VCCV2VEERCRCREuocuic2三、动态分析:①双端输出：共模信号交流通路2RE2REV1V2RCRCuocuic2uic1第21页1.共模输入分析：三、动态分析:②单端输出：2Re2ReV1RCuocuic1其等效单管电路如图：共模信号交流通路2Re2ReV1RCuocV2RCuic2uic1等效单管电路共模电压放大倍数：icoccuuAu=ebe1c1R2β1）（++-=rRb共模输入电阻(输入端并联):eR2-≈c1R显然：Re越大越好！第22页2.差模输入分析：三、动态分析:①双端输出：T1+

VCCT2–

VEERc1Rc2Reuid1uid2uodRL差模信号：uid1=-uid2uid1IC1UC1uid2IC2UC2Uod=2Uod1RL等效为RL/2uid1IC1IE1ΔIRe=0Re=0uid2IC2IE2虚断！虚短！Re=∞uRe=0第23页2.差模输入分析：三、动态分析:①双端输出：差模信号：uid1=-uid2RL1/2RL

;Re=0V2RCuid2uod21/2RL+VCC1/2RLuid1V1RCuod1等效电路如右：+VCC1/2RLuid1V1RCuod1等效单管电路化成单管如图：Rid=2rbe1Ro=2Rc1T1+

VCCT2–

VEERc1Rc2Reuid1uid2uodRL第24页2.差模输入分析：三、动态分析:②单端输出：此时，负载不属于公共元件，无须处理；输出信号却比双端时候降低二分之一；T1+

VCCT2–

VEERc1Rc2Reui1ui2uouidRLbe1L2'

rR1b-=Rid=2rbeRod=RC第25页共模抑制比：差分放大器主要指标比如：所以：双端输出共模抑制比CMRR=∞单端输出共模抑制比:显然：Re非常主要！第26页

改进恒流源式差分电路恒流源式差分电路动态分析恒流源式差分电路静态分析恒流源式差分电路恒流源电路12345第27页一、电流源电路增大共模抑制比思绪：增大RE用恒流源动态内阻代替RE特点：直流电阻为有限值动态电阻很大三极管电流源+VCCRLRERB1RB2ICI0第28页简化画法电流源代替长尾式差分电路中REui1V1+VCCV2RCuodui2RCR1VEER2R3IC3ui1V1+VCCV2RCuodui2RCVEEI0－VEE第29页改进差分电路1：静态工作点求解，先从DZ入手，求得IE3，进而求得IC3,逐步求得IC1、IC2、UC1、UC2等。R1ui2ui1V1+VCCV2RCuodRCVEER3IC3DZ第30页V3、V4组成百分比电流源电路ui1V1+VCCV2RCuodui2RC改进差分电路2：VEER2R3IC3V3V4IREFIC4VEER3IC3R1R2R1第31页

特点:差模分量：大小相等，相位相反共模分量：大小相等，相位相同差模信号:共模信号:依据以上两式能够得到:差分式放大电路能够输入两个信号，输出两个信号,两信号差值称为差模信号，而两信号算术平均值称为共模信号。即:差模电压增益：共模电压增益：总输出电压：第32页T1+

VCCT2–

VEERc1Rc2Reuic1uic2uocRL共模信号：uic1=uic2大小相同，极性相同uic1IC1IE1uic2IC2IE2IReRe2Reuic1IC1UC1uic2IC2UC2Uoc=0RL=∞共模输入分析小结：第33页uid1=-uid2uid1IC1UC1uid2IC2UC2Uod=2Uod1RL等效为RL/2uid1IC1IE1ΔIRe=0Re=0uid2IC2IE2虚断！虚短！Re=∞uRe=0T1+

VCCT2–

VEERc1Rc2Reuic1uic2uocRL差模信号：大小相同，极性相反差模输入分析小结：第34页结论

(1)

双端输出时，Aud

与单管Aud基本相同；单端输出时，Aud

约为双端输出时二分之一。双端输出时，Ro=2Rc；单端输出时，Ro=Rc

。

(2)

双端输出时，理想情况下，KCMR

→

；单端输出时，共模抑制比不如双端输出高。

(3)

单端输出时，能够选择从不一样三极管输出，而使输出电压与输入电压反相或同相。

(4)

单端输出时，因为引入很强共模负反馈，两个管子仍基本工作在差分状态。

(5)

单端输出时，Rid

2(R+rbe)。第35页

(1)差模电压放大倍数：只与输出方式相关长尾式差动放大器参数计算总结：

双端输出时：单端输出时：

(2)共模电压放大倍数：只与输出方式相关

双端输出时：

单端输出时：beLcd)2//(rRRAvb-=第36页

(3)差模输入电阻：

不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻Rid是基本放大电路两倍。

(4)差模输出电阻：双端输出时：单端输出时：第37页差分放大电路四种接法性能比较

接法性能差分输入单端输入双端输出单端输出双端输出单端输出AdKCMR很高很高较高较高RidRo第38页接法性能差分输入单端输入双端输出单端输出双端输出单端输出特性差分放大电路四种接法性能比较

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