电路基础与集成电子技术与习题解答-蔡惟铮 第6章 集成运算放大器和 6.3 差分放大电路

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1、6.3差分放大电路6.3.1差分放大电路的组成6.3.2差分放大电路的输入和输出方式6.3.3差模信号和共模信号6.3.4差分放大电路的差模放大倍数和共模放大倍数第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.02集成运算放大器是一个高增益直接耦合放大电路，方框图如图6.6.1所示，输入级即是差分放大电路。图6.6.1运算放大器方框图第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.02差分放大电路（简称差放）能放大两个输入信号之差，差放只对输入信号的差有响应。它具有优异的抑制零点漂移的特性，是集成运放的基本单元电路。差分放大电路见下图。图6.3.1差分放大电路6.3.1差分放大电路的

2、组成第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.02差分放大电路是由对称的两个共射基本放大电路，通过射极电阻Re耦合构成的。晶体管VT1、VT2：特性一致，即1=2=UBE1=UBE2=UBErbe1=rbe2=rbe电路参数：对应相等，即Rc1=Rc2=RcRs1=Rs2=Rs图6.3.1差分放大电路7/24/20216.3.2差分放大电路的输入和输出方式图6.3.1差分放大电路差分放大电路有两个输入端：反相输入端；同相输入端。信号从差放的两基极加入称为双端输入；信号从一个基极对地加入，另一个晶体管基极接地时，称为单端输入。第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.

3、02差分放大电路有两个输出端：双端输出；单端输出。组合起来差放电路就有四种输入输出方式：1．双端输入双端输出(双入双出)；2．双端输入单端输出(双入单出)；3．单端输入双端输出(单入双出)；4．单端输入单端输出(单入单出)。第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.02交直流信号直流信号图6.3.2(a)差模信号若uI1、uI2为两个幅度相等、极性相反的信号，称其为差模信号。分别用uId1、uId2表示，则有设uI1、uI2为差分放大电路的两个输入信号。uI1uI26.3.3.1差模信号6.3.3差模信号和共模信号从两基极对地的差模输入为第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2

4、010.02直流信号交直流信号若uI1、uI2为两个幅度相等、极性相同的信号，称为共模信号，分别用uIc1、uIc2表示。则有图6.3.2(b)共模信号uI1uI2共模输入信号6.3.3.2共模信号第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.02差模和共模混合信号是指两个极性任意、幅度不等的信号uI1、uI2。则相当于一对差模信号叠加在共模信号上。该共模信号为:图6.3.2(c)差模和共模信号混合6.3.3.3差模和共模信号混合该差模信号为:uI1uI2uIcuIc7/24/2021于是，输入信号uI1和uI2可表示如下形式：图6.3.2(c)差模和共模信号混合uI1uI2uIcu

5、Ic7/24/2021图6.3.05例04.1的波形图例6.1:设uI1=5V、uI2=1V，求uId、uIc。差模输入信号：uId=uI1-uI2=4V共模输入信号：uIc=3VuI1uI2uIcuIcuI1uI2解:7/24/2021只有差模信号输入时差分放大电路的一个集电极电位升高，另一个集电极电位下降。差分放大电路对差模信号放大能力强。图6.3.3(a)差模输入时差分放大电路的输出6.3.4.1对差模信号的放大作用6.3.4差分放大电路的差模放大倍数和共模放大倍数7/24/2021温度对差分放大电路晶体管的影响相当于给差分放大电路加入了共模信号，所以差分放大电路能够抑制温漂。只有

6、共模信号输入时差分放大电路的两集电极电位同时同方向变化，两集电极之间无输出。差分放大电路对共模信号放大能力弱，理想条件下可视为0。图6.3.3(b)共模输入时差分放大电路的输出6.3.4.2对共模信号的放大作用7/24/2021在差模信号和共模信号同时存在的情况下，对于线性放大电路，可利用叠加原理得出输出电压式中，是uO与静态值之差，即uO的变化量。本节中其他量加“”的意义与此相同。Aud为差分放大电路的差模电压放大倍数Auc为差分放大电路的共模电压放大倍数差模电压增益共模电压增益第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.026.3.4.3双入双出差分放大电路的静态分析图6.3.

7、4的差分放大电路，因左右两半相同，只要计算一个晶体管的静态工作状态即可。图6.3.4双入双出差分放大电路和分压偏置共射放大电路相比，VT1的基极经RS1接地，0电位比Re接的-VEE的电位高，因此仍然有基极电流。将输入短路，写回路方程对IEQ1,用2Re等效才有相同的压降。第6章集成运算放大器和模拟乘法器单元电路2010.02基极电流：集电极电流：晶体管的管压降：通过以上分析，差分放大电路的静态求解与共射放大电路一样，只不过发射极电