差分放大电路 订阅
差分放大电路又称为差动放大电路,当该电路的两个输入端的电压有差别时,输出电压才有变动,因此称为差动。差分放大电路是由静态工作点稳定的放大电路演变而来的。 [1] 展开全文
差分放大电路又称为差动放大电路,当该电路的两个输入端的电压有差别时,输出电压才有变动,因此称为差动。差分放大电路是由静态工作点稳定的放大电路演变而来的。 [1]
信息
输入信号
差模信号和共模信号
应用电路
直接耦合电路和测量电路
应用学科
模拟电子电路
用    处
抑制零点飘移
中文名
差分放大电路
外文名
differential amplification circuit
差分放大电路简介
差分放大电路具有电路对称性的特点,此特点可以起到稳定工作点的作用,被广泛用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐,特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法,难以理解,易于混淆,是模拟电子技术基础课程的难点与重点。差分放大电路有差模和共模两种基本输入信号,由于其电路的对称性,当两输入端所接信号大小相等、极性相反时,称为差模输入信号;当两输入端所接信号大小相等、极性相同时,称为共模信号。通常我们将要放大的信号作为差模信号进行输入,而将由温度等环境因素对电路产生的影响作为共模信号进行输入,因此我们最终的目的,是要放大差模信号,抑制共模信号。 [2]  模拟电子技术中常使用的模拟量在经过传感器之后转换的电信号都比较微弱,为了能更好的测量这些微弱信号,一般都会对其进行放大处理。但是对于模拟量转换的电量为变化缓慢的非周期性信号时,例如温度、流量、液面等模拟量,对于这种信号一般采取通过直接耦合放大电路放大后再驱动负载,但是直接耦合放大电路会有零点漂移现象(输入电压为零而输出电压的变化不为零),为了抑制零点漂移一般采用特性相同的晶体管(版图尺寸相同),这样的电路称为差分放大电路。 [3]  差分放大电路是直接耦合放大电路的基本组成单元,该电路对于不同的输入信号有不同的作用,对于共模信号起到很强的抑制作用,而对差模信号起到放大作用,并且电路的放大能力与输出方式有关。
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  • 差分放大电路

    2013-07-18 22:08:43
    同济大学模拟电子技术,差分放大电路ppt
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  • 差分放大电路原理,Multisim12建模,实际仿真实验
  • 差分放大电路仿真

    2013-03-20 22:42:33
    差分放大电路的proteus仿真,已通过。可放心使用。
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  • 常规放大电路和差分放大电路 作者:@静哥哥 本文为作者原创,未经博主允许,请勿转载:https://www.cnblogs.com/endlesscoding/p/6740781.html 阅读目录 0、小叙闲言 1、常规放大电路 2、差分放大电路 心得总结 0、...

    常规放大电路和差分放大电路
    作者:@静哥哥
    本文为作者原创,未经博主允许,请勿转载:https://www.cnblogs.com/endlesscoding/p/6740781.html

    阅读目录

    0、小叙闲言
    1、常规放大电路
    2、差分放大电路
    心得总结
    0、小叙闲言
    有一个两相四线的步进电机,需测量其A、B两相的电流大小,电机线圈的电阻为0.6Ω,电感为2.2mH。打算在A、B相各串接一个0.1Ω的采样电阻,然后通过放大电路,送到单片机采样(STM32,12位AD采样),放大的电压值是最大应为3v。电路如下。我在这里讨论其中的采样放大电路。很多东西平时在书本上学到烂熟,但真正在实战时,还是碰到了不少问题。纸上得来终觉浅,绝知此事要躬行。因此,在这里总结一下,供自己学习之用,或许也可给大家一点点帮助。
    在这里插入图片描述

    图1 步进电机系统结构图

    1、常规放大电路
    这里暂时不讨论放大电路的工作原理,直接使用放大器的虚短(短路)和虚断(断路)性质来分析这一类电路,之所以在前面加个虚字,是因为放大器的两端并不是真正的短路或断路。如下图所示,虚短:UP=UN,虚断:IP=0; IN=0。无论放大器接在何种电路中,这两个式子都是成立的。
    在这里插入图片描述

    图2 放大器性质

    1.1、电压跟随器
    电压跟随,听名字应该就能想到,它的作用就是输出电压Uo应该是随着输入电压Ui变化而变化的(Uo=Ui),如下图所示,由上面讲到的虚短性质,很容易得到Ui=Up=Un=Uo。有人会疑问,直接把Ui接到Uo,岂不是更加方便,要这个做什么。这个就要看电路需求而定了。电压跟随器的作用一般是起到隔离的作用,输入的电流太大的话,也不影响到输出的电流。
    在这里插入图片描述
    图3 电压跟随器电路图

    1.2、电压放大电路
    说了这么多,也没有看到放大器起到放大的作用,那么它是如下做到放大的电压作用的呢,且看下面这个电路。

    在这里插入图片描述
    图4 电压放大电路

    从图4可以看到电路将输入电压放大了-3倍,这个负号来源,在图4中的公式推导已经说得很明白了。充分利用虚短和虚断的性质,加上外接电路,可以实现放大电压的功能(当然也可以缩小电压)。这个电路有一个小小的问题,就是它放大电压后有一个负号,平时我们要的都是输出电压与输入电压同符号,那么如何做到输出电压与同向呢,其实也很容易,且看下面电路图5。它的放大倍数也很好计算,元器件没有比上面多。但是这里又引是入一个新的问题,从下图4的公式推导中,可以明显看到,Uo/Ui>1,那么在我们需要将电压值缩小的场合,这个电路将不再适用。

    在这里插入图片描述
    图5 电压同向放大电路

    那么如何做到同向的任一放大倍数的电路呢,也并不难,又请看下方图6电路。电路中多了两个电阻,成本并不会增加多少。由图6中推导的公式,如果R1+R2=R3+R4,那么放大倍数Uo/Ui=R4/R1,这个电阻阻值大小是完全可以做到任意选择的。在实际电路的设计过程中,通常令R1=R3,R2=R4,这样可以使R1+R2=R3+R4成立,同时也能够很清晰地记住这个电路的放大倍数即为:Uo/Ui=R2/R1。

    在这里插入图片描述

    图6 电压同向任一放大倍数电路

    2、差分放大电路
    上面讲到的所有放大电路都有一个明显的特点,就是它们只是放大某一个电势点,另一个电势点是默认接地的。而有时我们需要放大电压的两端电势没有一个接地的,那么这个时候,上述所有放大电路将不再适用。我文章一开头提到的采样步进电机电流,就是这种情况,这个时候就是差分放大电路登场的时间了。
    在这里插入图片描述

    图7 差分放大电路

    在使用差分放大电路时,有一点需要特别地注意,不仅|k*(U1-U2)|<15(最好是小于13V左右,取得比较好的效果),而且Un与Up应该也要小于15v,否则放大不会工作在线性区,导致电路非正常工作。

    心得总结
    关于放大电路的更加深刻的工作原理,比如虚短虚断的性质是如何来的,还没有去更加深入的研究(虽然在本科期间学习过,但现在还是忘了),另外当图4中的放大器负输入端接地,而正输入端接输入电压,无法得到想要的放大效果,也就是放大器的正负输入端倒底有何区别,还没有很明白,是后要学习的内容。

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  • 第11讲 差分放大电路.ppt
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  • 电源管理器件精确测量中差分放大电路的应用
  • 差分放大电路设计

    千次阅读 2019-01-12 15:31:00
    学习各种电流源电路及差分放大电路的分析方法。 一.电流源 (1)镜像电流源 (2)改善的镜像电流源 (2)比例式电流源 (2)微电流源 二.差分放大电路 ...

    学习各种电流源电路及差分放大电路的分析方法。

    一.电流源

    (1)镜像电流源

    (2)改善的镜像电流源

    (2)比例式电流源

    (2)微电流源

    二.差分放大电路

    差分放大电路就其功能来说,是放大两个输入端的信号之差。差分放大电路根据连接方式的不同,可以分为双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出。

    1. 差分放大电路中几个基本概念

      对任意的输入信号重新写成如下形式:

      (1)共模信号

      (2)差模信号:

      综上分析:

             

    (3)差模电压增益和共模电压增益

    差模电压增益定义为差模输出电压与输入电压之比。

    双端输出:    

    单端输出:    

    共模电压增益定义为共模输出电压与输入电压之比。

    双端输出:    

    单端输出:    

    (4)共模抑制比

    差分放大电路的共模抑制比定义为差模电压增益与共模电压增益之比的绝对值

    1. 差分放大电路分析与计算

      1. 静态分析

        画出直流通路,先求出IEE,再求IE=0.5IEE,Ib,Vce也可以求出来。注意和共射级放大电路的分析方法不同,共射级放大电路的静态分析先求IB。

      2. 动态分析

    差模分析:

    半路分析法:Ree等效接地,负载RL的中点交流接地。

    增益:

    双端输出:     ,单个共射级的电压,

    单端输出:     ,共射级输出电压的一半。

    输入电阻:

    输入电阻等于单端输入电阻

    输出电阻:

    单端输出Rc,双端输出2Rc。

    共模分析:

    共模电压增益

    双端输出:

    用双倍元器件的代价换取了抑制零点飘移的作用。

    单端输出:

    共模输入电阻:

    共模输出电阻:

    双端输出:        

    单端输出:        

    共模抑制比:

    双端输出为无穷大

    单端输出:分析计算即可。 单端输出时,共模交流等效时,负载RL相当于开路。

    三.差分放大电路的设计

    1.实验所用差动放大器

    1. 单电源差动放大电路

    2. 集成运放的主要参数

    直流参数

    交流参数

    输入失调电压

    输入失调电流

    输入偏置电流

    温度偏移

    开环差模电压增益

    差模输入电阻和输出电阻

    共模抑制比

    最大差模输入电压、最大共模输入电压

    开环带宽

    转载于:https://www.cnblogs.com/faithyiyo/p/10259887.html

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  • 文章目录A 差分放大电路A.a 零点漂移现象及其产生的原因A.b 长尾式差分放大电路的组成A.c 长尾式差分放大电路的分析A.c.a 静态分析A.c.b 动态分析A.d 差分放大电路的四种接法A.d.a 双端输入单端输出差分放大电路A.e ...

    [模电专栏]

    A 差分放大电路

    A.a 零点漂移现象及其产生的原因

    <1> 什么是零点漂移现象: Δ u I = 0 , Δ u o ≠ 0 的 现 象 。 \Delta u_I=0,\Delta u_o \not=0的现象。 ΔuI=0,Δuo=0
    在这里插入图片描述

    产生原因:温度变化,直流电源波动,元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因,故也称零漂为温漂

    克服温漂的方法:引入直流负反馈,温度补偿
    典型电路:差分放大电路

    A.b 长尾式差分放大电路的组成

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    加一个可变电动势V,输出电位漂移它就改变电势调整输出电压为零。

    在这里插入图片描述
    假设左右是一摸一样的电路,而且它们的环境也相同,那么它们的漂移也就一样了。运用这个就可以抵消漂移。但是输入信号大小和方向都相等,电压放大倍数也一样,输出就没能被放大。

    共模信号:大小相等,极性相同。
    差模信号:大小相等,极性相反。

    在这里插入图片描述
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    加差模信号时,射极电位不变。

    再理想对称的情况下:

    • 克服零点漂移
    • 零输入零输出
    • 抑制共模信号
    • 放大差模信号

    R e R_e Re过大,必然导致静态工作点降低,使得放大器的动态范围变小。
    u i 1 和 u i 2 u_{i1}和u_{i2} ui1ui2处于负半轴时,管不能正常导通。
    mNzZG4ubmV0L3dlaXhpbl80NDM3ODgzNQ==,size_16,color_FFFFFF,t_70)

    A.c 长尾式差分放大电路的分析

    A.c.a 静态分析

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    A.c.b 动态分析

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    发射极电阻 R e R_e Re流过的电流为 I E 1 + I E 2 I_{E1}+I_{E2} IE1+IE2,所以负反馈效果加倍。


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    由于两端输入电压方向相反,一边增大,就有一边减小,所以 R L R_L RL的中点电势不随输入电压变化增大而增大,可以视为接地。
    Δ i E 1 = − Δ i E 2 \Delta i_{E1}=-\Delta i_{E2} ΔiE1=ΔiE2 R e R_e Re中电流不变,即 R e R_e Re对差模信号无反馈作用,把它视为短路
    在这里插入图片描述

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    A.d 差分放大电路的四种接法

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    A.d.a 双端输入单端输出差分放大电路

    不对称
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    进行戴维南等效。

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    差模时流过 R e R_e Re的电流为0。

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    增大 R e R_e Re抑制共模。
    T 2 T_2 T2 R c R_c Rc可以断路,对输出没影响

    A.d.b 单端输入双端输出差分放大电路

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    分解为差模和共模的叠加。

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    A.e 具有恒流源的差分放大电路

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    A.f 差分放大电路的改进

    A.f.a 加调零电位器

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    1 为什么加 R W R_W RW?
    当两边不是理想对称时,输入信号为0时输出不是0。因此需要电位器调整。
    2 R W R_W RW取值大还是小?
    如果需要 R W R_W RW阻值大,说明电路对称性差,要重新选择元件。
    3 R W R_W RW对动态参数的影响?
    一定会:输入电阻,放大倍数
    4 若 R W R_W RW滑动端在中点,写出 A d A_d Ad R i R_i Ri的表达式。
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    A.f.b 场效应管差分放大电路

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    用叠加法:
    1.将 u I 2 u_{I2} uI2置零,看 u I 1 u_{I1} uI1单独作用有多少共模,多少差模
    2 将 u I 1 u_{I1} uI1置零,看 u I 2 u_{I2} uI2单独作用有多少共模,多少差模
    3 把两种情况加起来。
    u I d = 10 − 5 u_{Id}=10-5 uId=105; u I c = 10 / 2 + 5 / 2 = 7.5 u_{Ic}=10/2+5/2=7.5 uIc=10/2+5/2=7.5

    在这里插入图片描述
    由已知条件可求得 A c A_c Ac


    图片来源:模拟电子技术基础(华成英/清华大学);

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  • 差分放大电路的构成 直接耦合放大电路 零点漂移现象 输入短接,输出不是一条直线,就是交流量不是零。 一、产生原因 温漂,温度变化使静态工作点发生变化,产生零点漂移 二、抑制温漂的方法 加射极电阻Re,问题在于...

    差分放大电路的构成

    直接耦合放大电路

    零点漂移现象
    零点漂移现象
    输入短接,输入为零的时候,输出不是一条直线,就是交流量不是零。
    一、产生原因
    温漂,温度变化使静态工作点发生变化,产生零点漂移
    二、抑制温漂的方法
    加射极电阻Re,问题在于直接耦合影响放大倍数

    差分放大电路
    共模信号差模信号
    共模信号:大小相同方向相同的信号
    差模信号:大小相同方向相反的信号

    差分放大电路是怎么构成的?
    长尾式差分放大电路
    在阻容式耦合电路里面,在射极加了电阻Re之后虽然可以很好的抑制零点漂移也就是Q点的浮动,但是阻容式耦合还在Re旁边并联了一个电容Ce,到了直接耦合的时候是不能加电容的,否则无法集成。不加旁路电容的话,就对电路的放大倍数产生了巨大的影响。所以要在交流当中消除这个影响,而在直流当中保持者Re的存在。想要消除零点漂移产生的影响,可以再做一个完全对称的电路,输出是两个对称电路输出的差值,当发生零点漂移的时候,两个完全对称的电路都产生漂移,这样相减的时候,就把零点漂移的影响全部去掉了。
    当两个电路完全对称的时候,可以把两个Re变成一个Re,上一段所说的虽然解决了零点漂移的影响,但是两个电路输入同样的交流信号的时候,输出也会被减掉,所以交流通路的问题没解决,这样的话就不能在电路的两边输入共模信号,因为两个共模信号的放大也会被减成零,所以把两端的输入信号改成差模信号,这样一来,在交流通路里面两个相减就是完整的输出信号。
    再看Re的作用,直流通路中两个IE同时加在Re上,这样Re的作用就被扩大了两倍,能非常好的抑制温漂。交流通路中,因为输入的是差模信号,两个ie大小相同方向相反,Re上没有电流,Re就在交流通路中消失了。
    关于-VEE,按照以前一边加一个VBB交流信号的输入是浮空的,这很不好,所以将基极的两个VBB去掉,选择在发射极结一个VEE,效果是相同的,交流信号的输入一端也能接到地上,增加了信号的稳定性。
    差分放大电路里面共模信号是干扰。
    差分放大电路的构成
    差分放大电路的构成
    长尾式差分放大电路的分析
    1.共模的时候Ui1=Ui2 Uo=0 Auc=0
    2.差模的时候Ui1=-Ui2
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    在这里插入图片描述
    双端输入双端输出、双端输入单端输出的分析
    分析

    单端输入双端输出
    在这里插入图片描述
    单端输入双端输出可以等效成双端输入双端输出。

    具有恒流源的差分放大电路
    在使用的过程中,希望的是Re特别大,但是问题在于Re很大了之后,发射极可能无法导通,需要增加Vee的大小,所以希望的是能有一个内阻很大而且有稳定电流输出的电路,如下,使用三极管通过调节R1、R2、R3可以获得IC3=IE1+IE2
    在这里插入图片描述
    将电路画法简化之后如下

    在这里插入图片描述
    差分放大电路常放在输入端去抢信号,所以希望输入电阻很大,可以使用MOS管代替三极管,因为栅极与源极之间断路,所以输入电阻特别大。
    在这里插入图片描述

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  • 差分放大电路1.差分放大电路的组成 差分放大电路 差分放大电路是构成多级直接耦合放大电路的基本单元电路,常作为集成运放的输入级。 1.差分放大电路的组成 差分放大电路是由典型的工作点稳定电路演变而来的。 图...
  • 差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显著特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐,特别是其对差模...
  • 差分放大电路知识总结

    千次阅读 多人点赞 2019-09-30 12:02:28
    什么是差分放大电路  差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显著特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析...

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