静态V1管压降为
? UCE1=UCC+UEE-IC1Rc-2IE1Re (3-3) 因为电路参数对称, 故V2管的静态参数与V1管相同。 静态时, 两管集电极对地电位UC1=UC2(不为 0), 而两集电极之间电位差为零, 即输出电压uo= UC1-UC2=0。 2、抑制零点漂移的原理
1)所谓零点漂移, 就是放大电路在没有输入信号时, 由于电源波动、 温度变化等原因, 使放大电路的工作点发生变化, 这个变化量会被直接耦合放大电路逐级加以放大并传送到输出端, 使输出电压偏离原来的起始点而上下漂动, 导致“零入不零出”。 放大器的级数越多, 放大倍数越大, 零点漂移的现象就越严重。
图3-3 直接耦合放大电路的零点漂移
2)温度漂移:由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因,因而也称零点漂移为温度漂移,简称温漂。 3)抑制零点漂移的原理
当温度发生变化时,由于电路参数对称,T1管和T2管所产生的电流变化相等,即
,
;因此,集电极电位的变化
也相等,即 。输出电压 。说明差分放大电路对共模信号具有很强的抑制作用,在电路参数完全对称的情况下,共模输出为零。 二、动态分析
由于差分放大电路结构为直接耦合形式,因此输入信号可以是直流,也可以是交流信号。
1、输入信号的类型:共模信号与差模信号
1)差模信号:如果两个输入信号的大小相同、 极性相反, 即ui1=-ui2, 则这种输入方式叫做差模输入。 假设加在V1管的ui1为正值, 则ui1使V1管的集电极电流增大ΔIC1, V1的集电极电位因而降低了ΔUC1; 和V1相反, 在ui2的作用下, V2的集电极电位升高了ΔUC2。 所以差模输入时, 两管的集电极电位一增一减, 变化的方向相反, 变化的大小相同, 就像是“跷跷板”的两端。 两个集电极电位的差值就是输出电压uo, 即
uo=ΔUC1-ΔUC2 2)共模输入 (共模信号)
如果两个输入信号的大小相同、 极性也相同, 即ui1=ui2, 这种输入方式叫做共模输入。 对于完全对称的差动放大电路来说, 共模输入时两管的集电极电位必然相同, 因此有uo=ΔUC1-ΔUC2=0。 所以在理想情况下, 差动放大电路对共模信号没有放大能力。 实际上, 我们说差动放大电路对零点漂移有抑制作用, 就是对共模信号的抑制作用。 因为引起零点漂移的温度等因素的变化对差动电路来说相当于输入了一对共模信号, 所以差动放大电路对零点漂移的抑制就是对共模信号抑制的一种特例。 2、差模输入
1)双端输入、双端输出差模交流通路
ui1??ui2,?ic1???ic2?iE1???iE2
则?iE?0,所以Re上不存在差模信号。Re可视为短路。
2)双端输入、双端输出差模电压放大倍数
Aud?uouid?uo1?uo2ui1?ui2?2uo12ui2???RCrbe
当接有负载时
Aud????RLrbe??RC//RL/2,RL
3) 双端输入、双端输出差模的输入电阻和输出电阻
Rid?2rbe
Rod?2RC4)双端输入、单端输出差模电压放大倍数
Aud1?uo1ui1?ui2?uo12ui1?12Aud???RC2rbe
接负载后
Aud1????RL2rbe
??RC//RL RL3、共模输入和共模抑制比 (1)双端输出的共模电压放大倍数
ui1?ui2,?ic1??ic2?iE1??iE2
所以,?iEAuc?uocuic?2?iE1
?0
共模电压放大倍数越小,说明抑制零漂能力越强。
(2)双端输出的共模抑制比
差分放大电路的作用就是放大差模信号,抑制共模信号。抑制能力通常用共模抑制比来表示KCMR
KCMR?AudAuc,越大抑制能力越强,一般用分贝来表示
AudAucKCMR?20lg
理想情况共模抑制比为无穷大,但实际上电路并不对称,集成电路中一般为120---140.
(3)单端输出的共模电压放大倍数和共模抑制比
Auc1?uo1ui1????RLrbe?2(1??)Re
??RC//RL RL当
???时,Auc1????RL2Re
KCMR?AudAuc?Rerbe
(4)共模输入电阻
RiC?uic2ib?12[rbe?(1??)2Re]
5.2.2差分放大电路的四种接法 单端输入:当ui?ui1,ui2?0,称为单端输入方式。
一、输入信号的分解 当ui1?ui2时,可以采用等效变换,将原有信号分解成差模信号和共模
信号。具体的分解方法为:
差模输入的分解
uid?ui1?ui2 uid1??uid2??1212uiduid
共模的分解
uic?12(ui1?ui2)
?ui,ui2?0时
12uid当单端输入时,ui1uid?ui;uid1??12uid,uid2??
而uic?12ui?uic1?uic2。由此可知单端输入与双端输入的工作原理一样。
二、单端输入差分放大电路的分析
1、双端输出时,共模放大理论上为零,所以
u0?uidAud??uid??RLrbe??ui??RLrbe
与双入双出时分析的结果一样。 2、单端输出时,uo?uidAud?uicAuc
=?uiRiC?uic2ib?12??RL2rbe??uiRL22Re[rbe?(1??)2Re]
Rid?2rbeRO?RC
三、四种接法的差分放大电路