第四节 差分放大器 差分放大器，又称为差动放大器，是另一类基本放大器， 广泛应用于集成电路中
第四节 差分放大器 差分放大器，又称为差动放大器，是另一类基本放大器， 广泛应用于集成电路中
一、差分放大器的电路结构： 如图所示 它是由两个对称的共发射 极放大器通过发射极电阻耦合 而组成的。 V02 对称是指： RE 对外电路：Rc=Rc2Rc、RB1=RB2=RB 对晶体三极管：T与T,的参数相同，即 Is1=L2-Ls、VBE(on)1=VBEOn2、B1=B2=f 特点： (1)、有两个输入端与两个输出端，因此，在 连接输入信号与负载时有多种方式。 (2)、电路由双电源供电，Vcc=VE
如图所示 它是由两个对称的共发射 极放大器通过发射极电阻耦合 而组成的。 对称是指： 对外电路： RC1=RC2=RC 、 RB1=RB2=RB 对晶体三极管：T1与T2 的参数相同，即 IS1=IS2=IS 、VBE(on)1=VBE(on)2 、β1 =β2 =β 。 vo1 RC1 RB1 RE VCC vo2 RC2 VEE RB2 T1 T2 vi1 vi2 特点： （1）、 有两个输入端与两个输出端，因此，在 连接输入信号与负载时有多种方式。 （2）、电路由双电源供电，VCC =|VEE| 一、差分放大器的电路结构：
连接方式： (1)、双端输入一双端输出 (2)、双端输入一单端输出 (3)、单端输入一双端输出 (4)、单端输入一单端输出 双端输入：是指输入信号从两输入端口输入。 单端输入：是指两输入端口的任意一端口，接地短路；输 入信号从另一个端口输入。 双端输出：是指输出信号从两个集电极之间取出。 单端输出：是指输出信号从任意一个集电极对地取出
连接方式： （1）、双端输入——双端输出 （2）、双端输入——单端输出 （3）、单端输入——双端输出 （4）、单端输入——单端输出 双端输入：是指输入信号从两输入端口输入。 单端输入：是指两输入端口的任意一端口，接地短路；输 入信号从另一个端口输入。 双端输出：是指输出信号从两个集电极之间取出。 单端输出：是指输出信号从任意一个集电极对地取出
2、静态分析： 令：y1=v2-0 RBI RB2 通常的情况下： RB1RB2RB很小，可以 看作信号源的内阻。而B 值，足够大。 VEE 因此，可忽略Rg的影响，VBQ=VBo20 根据电路可知：Vo1=Vo2=-VBEn1)=-VBE(o2)=-0.7V VBQI-VEE =VBEom+IERE O-VEE-VBECOM)=IERE
2、静态分析： 令：vi1=vi2=0 通常的情况下： RB1=RB2=RB 很小，可以 看作信号源的内阻。而β 值，足够大。 因此，可忽略RB的影响，VBQ1=VBQ2≈0 Vo1 RC1 RB1 RE VCC Vo2 RC2 VEE RB2 T1 T2 IE VBQ1 VBQ2 根据电路可知：VEQ1=VEQ2 = -VBE(on)1 = -VBE(on)2= -0.7V BQ EE BE o n E RE V −V = V + I 1 ( ) E E B E o n E RE −V −V = I 0 ( )
RE BO B02 在理想情况下，电路两边完全对称： RE 则有 1E1≈162 VEE 所以 1E=1E1+1E2=21B1+21E2 IE1≈IE2≈Ic=Ic1≈Ic2≈ 当VE一定值时，两管的集电极静态电流由R来确定。 计算Vc1与Vc2的值： 根据电路的对称性得：Vc1≈Vc2=Vcc-IcRc
E EE BEQ E R V V I − − = 在理想情况下，电路两边完全对称： 则有 E1 E2 I I 所以 E E1 E2 2 E1 2 E2 I = I + I = I + I E E C C C E I I I I I I 2 1 1 2 = 1 2 当 VEE 一定值时，两管的集电极静态电流由RE来确定。 计算 VC1 与 VC2 的值： 根据电路的对称性得： C C CC C RC V V = V − I 1 2 Vo1 RC1 RB1 RE VCC Vo2 RC2 VEE RB2 T1 T2 IE VBQ1 VBQ2
当放大器作为单端输出时的静态分析： 根据电路有 IR =Ic1+IL VCI =VCC -IRRCI VBQ2 =Vcc-(ler +1)RcI RE「 O=1,R,→1=R VCL)Rc Ver Vce -(lc Ri。Vc-lcR VCl=Rc+Ri
Vo1 RL RB1 RE VCC Vo2 RC2 VEE RB2 T1 T2 IE VBQ1 VBQ2 RC1 IC1 IL IR 当放大器作为单端输出时的静态分析： 根据电路有 R C L I = I + I 1 C1 CC R RC1 V = V − I 1 1 ( ) CC C L RC = V − I + I C L RL V = I 1 L C L R V I 1 = 1 1 1 1 ( ) C L C C CC C R R V V = V − I + CC C L C L L C V I R R R R V − + 1 = 1
二、性能特点（交流特性） 1、差模信号与共模信号 ①、差模信号：在差分放大器两输入端分别作用着数值相 等，极性相反的输入电压，即=-V2称它们为一对差模 输入信号，用ya表示。 ②、共模信号：在差分放大器两输入端分别作用着数值相 等，极性相同的输入信号，即=v2称它们为一对共模信 号，用yc表示。 在实际应用中，加到差分放大器两输入端的信号电压， 往往为任意信号，它们既不是差模信号，也不是共模信号。 即 V1与V2为任意电压信号
二、性能特点（交流特性） 1、差模信号与共模信号 ①、差模信号：在差分放大器两输入端分别作用着数值相 等，极性相反的输入电压，即 vi1= -vi2 称它们为一对差模 输入信号，用 vid 表示。 ②、共模信号：在差分放大器两输入端分别作用着数值相 等，极性相同的输入信号，即 vi1 =vi2 称它们为一对共模信 号，用 vic 表示。 在实际应用中，加到差分放大器两输入端的信号电压， 往往为任意信号，它们既不是差模信号，也不是共模信号。 即 vi1与 vi2 为任意电压信号
根据这种情况进行分析： =+y2+一2 y1 2 2 2=+2_h-2 2 2 y1+y2 定义：共模输入信号为 Vic= 2 定义：差模输入信号为Vid=V1一V2
根据这种情况进行分析： 2 2 1 2 1 2 1 i i i i i v v v v v − + + = 2 2 1 2 1 2 2 i i i i i v v v v v − − + = 定义：共模输入信号为 2 i1 i2 ic v v v + = 定义：差模输入信号为 id i1 i2 v = v − v
就可看到，它们可分解为一对数值相等、极性相同的共 模信号和一对数值相等、极性相反的差模信号之和，即 Vi Vic Vid/2 (4-4-4) Vi2 Vic -Vid/2 其中 Vic =(Vil +Vi2)/2 (4-4-5) Vid =Vi -Vi2
就可看到，它们可分解为一对数值相等、极性相同的共 模信号和一对数值相等、极性相反的差模信号之和，即 2 2 2 1 i ic id i ic id v v v v v v = − = + (4-4-4) 其中 1 2 ( 1 2 ) 2 id i i ic i i v v v v v v = − = + (4-4-5)
例一、已知y1=10.02V、v2=9.98V,试求差模和共模 输入电压。 解：根据定义 差模输入电压 Vid Vil -Vi2 =10.02V/-9.98V/=40mV 共模输入电压 ye=1+y2=10.02y+9.98r =10/ 2 2
例一、已知vi1= 10.02V 、vi2 = 9.98V ，试求差模和共模 输入电压。 解： 根据定义 差模输入电压 id i1 i2 v = v − v =10.02V −9.98V = 40mV 共模输入电压 2 i1 i2 ic v v v + = V V V 10 2 10.02 9.98 = + =