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一#xff0c;基本差动放大器
差动放大器在电路结构上具有对称性#xff0c;三极管VT1#xff0c;VT2同型号#xff0c;R1R2,R3R4,R5…差动器的出现是为了解决直接耦合电路存在的零点漂移问题另外差动放大器还有灵活的输入输出方式。
一基本差动放大器
差动放大器在电路结构上具有对称性三极管VT1VT2同型号R1R2,R3R4,R5R6,R7R8。输入信号电压Ui经R3R4加在VT1VT2的基极输出信号电压Uo从VT1VT2集电极之间取出。UoUc1-Uc2 抑制零点漂移原理
无信号输入时由于电路对称VT1和VT2的基极电流相等集电极电流相等所以Uc1等于Uc2输出电压Uo0。当环境温度上升时VT1VT2的集电极电流Ic1和Ic2均增大且增大量相同Uc1和Uc2的增大量也相同所以Uo0。
总由于电路对称性当差动放大器工作点发生变化时两电路变化相同所以输出电压不会变从而有效抑制了零点漂移。
差模输入与差模放大倍数
当给差动放大器输入信号Ui时Ui加到R1R2两端由于R1R2所以UR1UR2Ui/2。R1和R2的中间电压接地为0所以R2的下电压为负。
当Ui信号正半周期到来时Ui电压极性为上正下负Ui1的上正电压经R3加到 VT1的基极Ui2的下负电压经R4加到VT2的基极。这种大小相等极性相反的两个输入信号称为差模信号差模信号加到电路两个输入端的输入方式称为差模输入。
输入信号Ui和输出信号UoUoUc1-Uc2是反相关系.这是因为当给三极管的基极加正电压时集电极电压下降即Uc1下降当给三极管基极电压下降时集电极电压升高即Uc2升高。所以当输入电压为正值时输出电压为负值。
差动放大器在差模输入时的放大倍数称为差模放大倍数AdAdUo/Ui。根据推导计算可得差模放大倍数与单管放大倍数A相等。所以差动放大器多采用一个三极管并不能提高放大倍数而只能用来抑制零点漂移。
共模输入与共模放大倍数
如图所示为另一种输入方式的差动放大电路。输入信号Ui经R3加到VT1的基极经R4加到VT2的基极。这种大小相等极性相同的两个输入信号称为共模信号共模信号加到电路两个输入端的输入方式称为共模输入。 差动放大器在输入共模信号时输出信号为0V。
差动放大器在共模输出时的放大倍数称为共模放大倍数Ac且AcUo/Ui
由于差动放大器输入共模信号时输出信号始终为0所以Ac0。实际上差动放大电路不可能完全对称这使得电路的变化量就不完全一样输出电压就不会为0V共模放大倍数Ac就不为0.共模放大倍数的大小可以反映差动放大器的对称程度放大倍数越小说明对称程度越高抑制零点漂移效果越好。
共模抑制比
良好的差动放大器应该对差模信号有很高的放大能力而对共模信号有足够的抑制能力。为了衡量这两个能力的大小常采用共模抑制比来表示共模抑制比是指差模放大器的差模放大倍数Ad与共模放大倍数Ac的比值如下。共模抑制比越大说明差模信号放大能力越大共模信号放大能力越小抑制零点漂移的效果越好。较好的差动放大器共模抑制比可达到10的7次方。 二实用的差动放大器
1带调零电位器的长尾式差动放大器
这种差动放大器与基本差动放大器的区别是三极管VT1和VT2的发射极不直接接地而是通过电位器RP1和Re接负电源。 调零电位器RP1的作用 由于差动放大器在电路中不可能完全对称所以在无信号输入时输出信号不会等于0。在电路中加入RP1就可以通过调节电位器的方式来机械调零。
电阻Re作用当温度上升而导致VT1,VT2的电流IbIc增大时Uc1和Uc2会同时下降而保持输出电压Uo不变这样虽然可以抑制零点漂移但是VT1,VT2的工作点已经发生了变化放大电路的性能会有所改变而电阻Re可以解决这个问题。原理同分压式偏置放大电路。Re的反馈作用不但可以使VT1VT2的电流Ib和Ic降回到原来水平还可以抑制零点漂移。且Re的阻值越大三极管工作点的稳定性和抑制零点漂移的效果越好
负电源作用加上负反馈电阻Re后如果将Re直接接地会导致VT1和VT2的发射极电压过高导致基极电压也会升高这会使VT1,VT2动态范围变化变小容易进入饱和状态采用负电源可以拉低VT1,VT2的发射极电压继而拉低基极电压让基极和集电极电压差距增大大信号来时基极电压不容易高于集电极电压VT1VT2不容易进入饱和状态。
2带恒流源的差动放大器
在带调零电位器的长尾式差动放大器中我们说过发射极公共电阻Re的阻值越大三极管工作点的稳定性和抑制零点漂移的效果越好但Re阻值越大分压越大需要的负电源越低这样才可以使三极管发射极电压不会太高。为了解决这个问题可采用下图所示的带恒流源的差动放大器。 这种差动放大器中VT1VT2发射极不是通过反馈电阻接负电源而是通过VT3R9,R10,R11构成的恒流源电路接负电源。正负电源经R10,R11为三极管VT3提供基极电压因为VT3的基极电压由R10R11分压固定所以它的电流Ib3和Ic3不会变化即使因为温度原因使Ib3和Ic3增大通过反馈电阻R9的作用仍可以使Ib3Ic3降回到正常水平因为该电路可以保持Ib3Ic3恒定所以将电流恒定的电路称为恒流源电路。因为Ic3由Ie1和Ie2组成Ic3不会变化所以Ie1Ie2也不会变化VT1VT2的静态工作点也就得到稳定同时也抑制了零点漂移。该电路中VT3的集电极发射极之间的等效电阻与R9的阻值不是很大故负电源不用很低。
三差动放大器的几种连接形式
1双端输入双端输出
双端输入双端输出的差动放大倍数等于单管放大倍数 2双端输入单端输出
UoUc1
双端输入单端输出形式的差动放大器Ad是单管放大倍数A的一半 3单端输入双端输出 单端输入双端输出的差动放大倍数等于单管放大倍数A
4单端输入单端输出 单端输入单端输出的差动放大倍数等于单管放大倍数A的一半
综上差动放大器的差动放大倍数只与输出端有关单端输出放大倍数为单管放大倍数的一半双端输出放大倍数等于单管放大倍数。
