《电子线路》第四章（4-4） 差分放大器

玉学)仁壁器」 4.4差分放大器 间差分放大器具有抑制零点漂移的作用,广泛用于集成电路 圳的输入级,是另一类基本放大器。 4.4.1电路结构 R R R R 1 R EE EE EE EE 由两完全对称的共发电路,经射极电阻RE耦合而成 采用正负双电源供电:c=|rl 具有两种输出方式:双端输出、单端输出

差分放大器具有抑制零点漂移的作用，广泛用于集成电路 的输入级，是另一类基本放大器。 4.4 差分放大器 4.4.1 电路结构 ▪由两完全对称的共发电路，经射极电阻REE耦合而成。 T1 + - + - VCC REE vi1 vo VEE + - vi2 RC RC T2 RL T1 + - + - VCC REE vi1 vo VEE + - vi2 RC RC T2 RL ▪采用正负双电源供电：VCC =|VEE|。 ▪具有两种输出方式：双端输出、单端输出

玉学)仁壁器」 口>估算电路Q点 CC CC C C C CQI L R R EE OVEE EE 令v1=v2=0,画出电路直流通路。 因电路采用正负双电源供电,则 BOI BQ2≈ 0 因此 BE(on) EE EE EE EE COI CO2 CO1 CO2 CC CO1C 区园

T1 + - + - VCC REE vi1 vo VEE + - vi2 RC RC T2 RL 因电路采用正负双电源供电，则 VBQ1 =VBQ2  0 ➢ 估算电路Q点 T1 VCC REE VEE RC RC T2 IEE ICQ1 ICQ2 令 vi1 = vi2 = 0，画出电路直流通路。 2 EE CQ1 CQ2 I I = I  EE BE(on) EE EE R V V I − − 因此  CQ1 CQ2 CC CQ1RC V = V = V − I

玉学)仁壁器」 4.4.2电路性能特点 利口差模信号和共模信号 差模信号:指大小相等、极性相反的信号。 表示为1=-2=v/2 差模输入电压 2 共模信号:指大小相等、极性相同的信号。 表示为 共模输入电压V=(h+v2)/2 任意信号:均可分解为一对差模信号与一对共模 信号之代数和 11- Vic+ vd/2 id /2

❑ 差模信号和共模信号 4.4.2 电路性能特点 ▪ 差模信号：指大小相等、极性相反的信号。 表示为 vi1 = -vi2 = vid / 2 差模输入电压 vid = vi1 - vi2 ▪ 共模信号：指大小相等、极性相同的信号。 表示为 vi1 = vi2 = vic 共模输入电压 vic = (vi1 + vi2 ) / 2 ▪ 任意信号：均可分解为一对差模信号与一对共模 信号之代数和。 vi1 = vic+ vid / 2 vi1 = vic - vid / 2 即

玉学)仁壁器」 口差放半电路分析法 因电路两边完全对称,因此差放分析的关键,就是如何在差 模输入与共模输入时,分别画出半电路交流通路。在此基础 上分析电路各项性能指标。 分析步骤: 差模分析 画半电路差模交流通路→计算Aa、Ru、Rod 共模分析 画半电路共模交流通路→计算A、KC、Ri 根据需要计算输出电压 双端输出:计算v 单端输出:计算von、va2

❑ 差放半电路分析法 因电路两边完全对称，因此差放分析的关键，就是如何在差 模输入与共模输入时，分别画出半电路交流通路。在此基础 上分析电路各项性能指标。 分析步骤： ▪ 差模分析 画半电路差模交流通路 → 计算Avd、Rid、Rod ▪ 共模分析 画半电路共模交流通路 → 计算Avc、KCMR、Ric ▪ 根据需要计算输出电压 双端输出： 计算vo 单端输出： 计算vo1 、 vo2

玉学)轳仁壁笪壟效器 口差模性能分析 CC 双端输出电路 R 1)半电路差模交流通路 ● √R对差模视为短路。 R 因 CI CO EE C2COC 故IE=i1+(2=2l(o(不变) + R1中点视为交流地电位, R 即每管负载为R1/2。 RL odI idI 2 √直流电源短路接地。 半电路差模交流通路 注意:关键在于对公共器件的处理 区园

❑ 差模性能分析 T1 + - + - VCC REE vi1 vo VEE + - vi2 RC RC T2 RL ➢ 双端输出电路 ✓REE对差模视为短路。 iC2 = ICQ - iC iC1 = ICQ + i 因 C IEE = iC1 + iC2 = 2I 故 CQ（不变） ✓RL中点视为交流地电位， 即每管负载为RL / 2 。 ✓直流电源短路接地。 RC + - vod1 + - vid1 RL 2 T1 半电路差模交流通路 1）半电路差模交流通路 注意：关键在于对公共器件的处理

玉学)仁壁器」 2)差模性能指标分析 利√差模输入电阻 2v CTR id v id1 v id id1 =2R,=2 半电路差模交流通路 b'e √差模输出电阻Ra=2R1≈2Rc √差模电压增益 R od od1od2 2vodl B(RC∥) dI 2 id1 e 注意:电路采用了成倍元件,但电压增益并没有 得到提高

2）差模性能指标分析 i id id i v R = ✓差模输入电阻 = 2 i1 = 2 be R r i id1 id2 i v − v = i id1 2 i v = ✓差模输出电阻 Rod = 2Ro1  2RC ✓差模电压增益 id od d v v Av = id1 id2 od1 od2 v v v v − − = id1 od1 2 2 v v = = Av1 b e L C ) 2 ( //  = − r R  R 注意：电路采用了成倍元件，但电压增益并没有 得到提高。 半电路差模交流通路 RC + - vod1 + - vid1 RL 2 i T1 i

玉学)仁壁器」 单端输出电路 CC C R + Rc凵 RL LIVodl=vod 半电路差模交流通路 OVEE 与双端输出电路的区别:仅在于对R的处理上。 R id =2R1=2re不变 R Ro 减小 B(RC∥R1) 1=-A2减小 2v b'e 区圆

➢ 单端输出电路 与双端输出电路的区别：仅在于对RL的处理上。 T1 + - + - VCC REE vi1 vo VEE + - vi2 RC RC T2 RL i id id i v R = = 2 i1 = 2 be R r 不变 Rod1 = Ro1  RC id od1 d1 v v Av = id1 od1 2v v = 2 Av1 = b e C L ( // ) 2 1  = −  r  R R 减小 减小 RC + - vod1= vod + - vid1 RL T1 i i 半电路差模交流通路 = −Avd2

玉学)轳仁壁笪壟效器 口共模性能分析 CC 双端输出电路 R 1)半电路共模交流通路 √每管发射极接2RE 12 R 因 CI CO +ic CcO C 则E=i1+i2=2lo+2i 因此RE上的共模电压:2iRBE R √R对共模视为开路。 ici=vic 2REE 在因为流过R1的共模电流为0。 √直流电源短路接地。 半电路共模交流通路 区园

❑ 共模性能分析 T1 + - + - VCC REE vi1 vo VEE + - vi2 RC RC T2 RL ➢ 双端输出电路 ✓每管发射极接2REE。 iC2 = ICQ + iC iC1 = ICQ + i 因 C IEE = iC1 + iC2 = 2ICQ+ 2i 则 C ✓RL对共模视为开路。 ✓直流电源短路接地。 1）半电路共模交流通路 因此REE上的共模电压：2iC REE 因为流过RL的共模电流为0。 半电路共模交流通路 RC + - voc1 + - vic1=vic T1 2REE

2)共模性能指标分析 间√共模输入电阻 + Rc R R fREE be+2R(1+B) 半电路共模交流通路 √共模输出电阻无意义 √共模电压增益A= 2 0 √电路特点双端输出电路利用对称性抑制共模信号。 √利用对称性抑制共模信号(温漂)原理: T↑>lcQ R CO2 个→Vo1=V,(=V CQ1C Vo( CQI CQ2)=0 区圆

2）共模性能指标分析 i ic ic i v R = ✓共模输入电阻 = Ri1 i ic1 i v = ✓共模输出电阻 ✓共模电压增益 ic oc d v v Av = ic oc1 oc2 v v − v = = 0 ✓电路特点 半电路共模交流通路 RC + - voc1 + - vic1=vic T1 2REE 2 (1 ) = rbe + REE +  无意义 双端输出电路利用对称性抑制共模信号。 ✓利用对称性抑制共模信号（温漂）原理： T → I CQ1 = I CQ2 → Vo (= VCQ1 −VCQ2 ) = 0 ( ) CQ1 CQ2 CC CQ1RC V =V  =V − I

玉学)仁壁器」 单端输出电路 CC R R R icl ic 2REE I R EE 半电路共模交流通路 与双端输出电路的区别:仅在于对R的处理上。 R==R1=e+2R(1+β)不变 Ro1=Ro1≈Rc (R∥R1) A b+2R(1+B)2R EE 区园

➢ 单端输出电路 T1 + - + - VCC REE vi1 vo VEE + - vi2 RC RC T2 RL 与双端输出电路的区别：仅在于对RL的处理上。 i ic ic i v R = = Ri1 2 (1 ) = rbe + REE +  不变 半电路共模交流通路 RC + - voc1 =voc + - vic1=vic T1 2REE RL Roc1 = Ro1  RC ic oc c1 v v Av = = Av1 EE L b e EE C L 2 (1 ) 2 ( // ) R R r R R R   − + + = −    = Avc2