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  • 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、分析繁琐...

    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,因而一直是模拟电子技术中的难点。差分放大电路:按输入输出方式分:有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。按共模负反馈的形式分:有典型电路和射极带恒流源的电路两种。

    (a)射极偏置差放(b)电流源偏置差放

    差放有两个输入端子和两个输出端子,因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。双端输入时,信号同时加到两输入端;单端输入时,信号加到一个输入端与地之间,另一个输入端接地。双端输出时,信号取于两输出端之间;单端输出时,信号取于一个输出端到地之间。因此,差分放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。上面两个电路均为双端输入双端输出方式。

    (a)电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻,或称射极耦合电阻,它实际上就是在工作点稳定电路中植入的射极电阻,只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re,所以经它的作用是稳定静态工作点,对零漂做进一步的抑制。电阻Re常用等效内阻极大的恒流源I0来代替,以便更有效地提高抑制零漂的作用。负电源-

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    用来补偿射极电阻Re两端的直流压降,以避免采用电压过高的单一正电源+

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    ,并可扩大输出电压范围,使两基极的静态电位为零,基极电阻Rb通常为外接元件,也可不用,其作用是限制基极静态电流并提高输入电阻。

    差分放大器工作状态

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    上图a电路,是输入信号IN1=IN2的状态。

    (1)因输入端的“虚断”特性,同相输入端为高阻态,其输入电压值仅仅取决于R1、R2分压值,为2V。同相输入端的2V电压可以看作成为输入端比较基准电压;

    (2)因两输入端的“虚短”特性,可进而推知其反相输入端,即R3、R4串联分压电路,其b点=a点=2V。这是反馈电压。放大器的控制目的是使反馈电压等于基准电压;

    (3)由R1=R3,R2=R4条件可知,放大器输出端只有处于“虚地”状态,即输出端为0V,才能满足b点=a点=2V,这可以由此导出差分放大器的一个工作特征。

    上图b中的(1)电路,是IN1》IN2的状态。

    (1)此时因同相输入端电压高于反相输入端,输出端电压往正方向变化,其R3、R4偏置电路中的电流方向如图所示;

    (2)由R3、R4的阻值比例可知,R3两端电压降为(2.8V-1.5V)/10k,则R4两端电压降为1.3V×4=5.2V,输出端电压为2.8V+5.2V=8V。

    (4)此时的输入电压差为IN1-IN=2V,输出电压为8V。显然,该差分放大器的差分电压放大倍数=R4/R3是4倍压差分放大器。由此可以推知差分放大器的差分输入放大倍数为(1N1-IN2)×R4/R3=-OUT

    上图b中的(2)电路,是IN1《IN2的状态。

    此时因反同相输入端电压高于同相输入端,输出端电压往负方向变化,其R3、R4偏置电路中的电流方向如图所示。同样,依R3、R4的阻值比例可推知,在此输入条件下,输出端电压为-8V,电路依然将输入差分信号放大了4倍。

    从电路的工作(故障)状态判断来说,直接测量R3、R4串联电路的分压状态,只要R3、R4串联分压是成立的,则电路就大致上(起码运放芯片)就是好的;电路的电压放大倍数也由此得出;只要测量输入电压差(R1、R3左端电压差),再测量输出端电压进行比较,则外围偏置电路的好坏。

    差分放大电路的接法大全

    1、双端输入单端输出电路

    电路如右图所示,为双端输入、单端输出差分放大电路。由于电路参数不对称,影响了静态工作点和动态参数。

    直流分析:

    画出其直流通路如右下图所示,图中和是利用戴维宁定理进行变换得出的等效电源和电阻,其表达式分别为:

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    交流分析:

    在差模信号作用时,负载电阻仅取得T1管集电极电位的变化量,所以与双端输出电路相比,其差模放大倍数的数值减小。

    如右下图所示为差模信号的等效电路。在差模信号作用时,由于T1管与T2管中电流大小相等方向相反,所以发射极相当于接地。

    输出电压

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    一半。如果输入差模信号极性不变,而输出信号取自T2管的集电极,则输出与输入同相。当输入共模信号时,由于两边电路的输入信号大小相等极性相同。与输出电压相关的T1管一边电路对共模信号的等效电路如下

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    共模抑制比

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    结论:Re愈大,Ac的值愈小,Kcmr愈大,电路的性能愈好。

    2、单端输入、双端输出电路

    如下图(a)所示为单端输入、双端输出电路。电路对于差模信号是通过发射极相连的方式将T,管的发射极电流传递到T,管的发射极的,故称这种电路为射极耦合电路。

    如图(b)所示将输入信号进行等效变换,可看出,两输入端分别输入了差模信号和共模信号。

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    可见,单端输入电路与双端输入电路的区别在于:差模信号输入的同时,伴随着共模信号输入。

    输出电压

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    静态工作点以及动态参数的分析完全与双端输入、双端输出相同。

    3、单端输入、单端输出电路

    如右图所示为单端输入、单端输出电路,该电路对静态工作点、差模增益、共模增益、输入与输出电阻的分析与单端输出电路相同。对输入信号的作用分析与单端输入电路相同。

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  • 差分放大电路图:差分放大电路图差分概念:1. 差动放大电路一般有两个输入端:单端输入——仅从一个输入端对地加信号。双端输入——从两输入端同时加信号。2. 差动放大电路可以有两个输出端。双端输出——从d1 和d2...

    差分放大电路图:

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    差分放大电路图

    差分概念:

    1. 差动放大电路一般有两个输入端:

    单端输入——仅从一个输入端对地加信号。

    双端输入——从两输入端同时加信号。

    2. 差动放大电路可以有两个输出端。

    双端输出——从d1 和d2输出。

    单端输出——从d1或d2 对地输出。

    3.差模信号与共模信号

    共模信号大小相等,相位相同;差模信号大小相等,相位相反。

    差分电路信号等效为一对共模信号和一对差模信号之和。

    差模电压增益,共模电压增益以及总输出电压见下图:

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    4.共模抑制比

    共模抑制比反映抑制零漂能力的指标。

    共模抑制比K计算公式详细见下图:

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    共模抑制比

    FET差分式放大电路:

    1.电路结构

    特点:结构对称,参数对称

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    差放电路结构

    2.工作原理

    静态时:Vi1 = Vi2 = 0

    可推导出下图结论,

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    动态时:仅输入差模信号

    因公式和图形太多不好书写,详细见下图

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    差模电压增益:

    Vi1和Vi2大小相等,相位相反,使Id1增加量和Id2减小量抵消,流过恒流源的变化电流为零,所以在电流源内阻r0上交流压降为零,可看为交流短路到地。

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    差模交流通路

    因此,差模交流通路可以化简如下:

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    可以推导出差模电压增益如下图所示:

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    结论:双倍的元器件换取抑制零漂的能力

    差模输入电阻:

    Ri= ∞

    差模输出电阻:

    两个漏极之间看进去的等效电阻:Ro = Rd1 +Rd2

    更精确点是:Ro = rds1 || Rd1 +rds2 || Rd2

    从下图可以计算方便看出输入输出电阻:

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    经过上面的分析可以总结出:

    1.Vi1和Vi2大小相等,相位相同。Vo1和Vo2大小相等,相位相同。 Vo= Vo1- Vo2= 0,双端无信号输出。

    2.实际上单端输出时也有很强的共模信号抑制能力。

    共模电压增益:

    Vi1和Vi2大小相等,相位相同,Id1和Id2同时等量增加或等量减小。流过源极公共支路的变化电流是单边的2倍,所以电流源内阻需要保留,公共源极s电位将明显变化,这与差模输入情况有本质的区别。

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    共模交流通路

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    共模输入电阻: Ri =∞

    共模输出电阻:Ro = Rd1 +Rd2

    共模抑制比:见下图

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    共模抑制比

    结论:共模信号无输出,被抑制,共模抑制比无穷大。温漂可认为是共模信号。

    总结:

    1.因此,运用叠加定理,信号的作用可以认为是差模信号和共模信号共同作用的结果。分别求出仅输入差模信号、仅输入差模信号的输出,而后叠加。

    2.差分放大电路功能:

    (1)放大差模信号。

    (2)抑制共模信号,共模抑制比趋于无穷大。

    (3)抑制零点漂移,温度变化时,管子的电流变化完全相同,故可将温度漂移等效为共模信号。

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  • (一)差分放大电路 注意要点:1、电路各元器件的作用,电路的用途、电路的特点;2、电路的工作原理分析。如何放大差模信号而抑制共模信号;3、电路的单端输入和双端输入,单端输出和双端输出工作方式。(二)场效应管...

    (一)差分放大电路

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    注意要点:

    1、电路各元器件的作用,电路的用途、电路的特点;

    2、电路的工作原理分析。如何放大差模信号而抑制共模信号;

    3、电路的单端输入和双端输入,单端输出和双端输出工作方式。

    (二)场效应管放大电路

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    注意要点:

    1、场效应管的分类,特点,结构,转移特性和输出特性曲线;

    2、场效应放大电路的特点;

    3、场效应放大电路的应用场合。

    (三)选频(带通)放大电路

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    注意要点:

    1、每个元器件的作用,选频放大电路的特点,电路的作用;

    2、特征频率的计算,选频元件参数的选择;

    3、幅频特性曲线。

    (四)运算放大电路

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    注意要点:

    1、理想运算放大器的概念,运放的输入端虚拟短路,运放的输入端的虚拟断路;

    2、反相输入方式的运放电路的主要用途,输入电压与输出电压信号的相位关系;

    3、同相输入方式下的增益表达,输入阻抗,输出阻抗。

    (五)差分输入运算放大电路

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    注意要点:

    1、差分输入运算放大电路的的特点,用途;

    2、输出信号电压与输入信号电压的关系式。

    (六)电压比较电路

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    注意要点:

    1、电压比较器的作用,工作过程;

    2、比较器的输入-输出特性曲线图;

    3、如何构成迟滞比较器。

    (七)RC振荡电路

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    注意要点:

    1、振荡电路的组成,作用,起振的相位条件,起振和平衡幅度条件;

    2、RC电路阻抗与频率的关系曲线,相位与频率的关系曲线;

    3、RC振荡电路的相位条件分析,振荡频率,如何选择元器件。

    (八)LC振荡电路

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    注意要点:

    1、振荡相位条件分析;

    2、直流等效电路图和交流等效电路图;

    3、振荡频率计算。

    (九)石英晶体振荡电路

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    注意要点:

    1、石英晶体的特点,石英晶体的等效电路,石英晶体的特性曲;

    2、石英晶体振动器的特点;

    3、石英晶体振动器的振荡频率。

    (十)功率放大电路

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    注意要点:

    1、乙类功率放大器的工作过程以及交越失真;

    2、复合三极管的复合规则;

    3、甲乙类功率放大器的工作原理,自举过程,甲类功率放大器,甲乙类功率放大器的特点。

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  • 引入差分电路两个共射极放大电路对称布置,就得到了上图中的差分放大电路。拖着一条Re的尾巴,所以叫长尾式差分放大电路。静态工作点Rb不是必要的,没有什么作用,可能是电源内阻。图中VEE的表达式有点问题,IBQ需要...

    如果你想理解差分电路共模信号和差模信号,共模放大倍数,差模放大倍数,共模抑制比等,本文或许能给你比较系统的认知,主要包括:

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    什么是零点漂移?

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    引入差分电路

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    两个共射极放大电路对称布置,就得到了上图中的差分放大电路。

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    拖着一条Re的尾巴,所以叫长尾式差分放大电路。

    静态工作点

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    Rb不是必要的,没有什么作用,可能是电源内阻。图中VEE的表达式有点问题,IBQ需要乘上Rb.

    图中想说明一个问题,静态工作点是通过VEE和Re来设置的!

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    Re有共模负反馈作用,这和共射放大电路中的Re的作用相同,稳定静态工作点。

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    这里很重要的是:这里的差模信号作用下,Re的电流不变,相当于差模信号的作用没有电流流过Re,E点相当于接地!

    动态分析

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    交流等效模型中,VCC也是接地,不难画出等效模型电路。
    输出电阻上的电压,从正到负,中间点就是相当于接地。用来计算放大倍数有用。

    不同的接法

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    双端输入单端输出:空载放大倍数减半。

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    理想状态下,共模放大倍数不再是0

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    (1)T2的Rc可以短路,没有什么用处
    (2)Ad可以为“+”,当从T2那边输出时
    (3)空载时放大倍数是两倍关系

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    单端输入可以看做有共模输入和差模输入的叠加状态

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    UOQ是由于静态工作点时的各项参数不完全对称导致的。
    解决方法:增加共模负反馈;解决对称性

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    总结很到位!细细品!

    加入恒流源

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    上面的式子没有问题,R2是在分子上,自己可以去一步一步化简。

    还能怎么改进?

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    Rw
    大小取决于对称性的好坏。对称性好就选小的,稍微调一下即可,一般是100,50,51Ω量级。

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    差模就是信号的差!那就是10-5=5mV
    共模有两部分:
    1.两者的交集有5mV
    2.差模的5mV是相当于单端输入,前文讲述过可以等效为双端输入2.5+2.5,另一端是2.5-2.5,那共模就是2.5mV
    两者加起来就是7.5mV

    或者我觉得可以这里理解:
    10=7.5+2.5
    5=7.5-2.5
    其中:
    7.5mV就是共模信号
    2.5-(-2.5)=5mV就是差模信号

    本文转载于https://blog.csdn.net/Hardware_harder/article/details/105360999

    作者:人生苦短我搞硬件

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  • 可以使用图1中的全差分放大电路来推导传递公式。公式1是放大器公式,其中a是放大器增益,公式2和3是放大器输入节点公式。图1:如果一个输入接地,该电路将单端信号转换为差分信号。将公式2和3代入公式1,合并各项...
  • 电压跟随器:缓冲高阻抗信号源和...抑制共模信号差分放大器:从差分或单端信号源驱动差分输入ADC高通滤波器/微分器:隔直、放大交流信号低通滤波器/积分器:限制信号带宽电流检测放大器:放大Rs上的电压,抑制VSUPPL...
  • 运算放大器可以执行任何放大器功能,是最基本的器件。运算放大器的名称源于模拟计算机占主导地位且反馈放大器执行数学功能的时代。反馈使放大器的性能取决...图1:差分放大器的原理图很容易画,但是要用分立元件做出...
  • 好文章当然要分享啦~如果您喜欢这篇文章,请联系后台添加白名单,欢迎转载哟~在各种应用领域,采用模拟技术时都需要使用差分放大电路,如图 1 所示。例如测量技术,根据其应用的不同,可能需要极高的测量精度。...
  • 要想掌握差分放大电路,首先就要知道什么是差分放大电路以及它的作用。差分放大电路是模拟集成运算放大器输入级所采用的的电路形式,差分放大电路是由对称的两个基本放大电路,通过射极公共电阻耦合构成的,对称的...
  • 在各种应用领域,采用模拟技术时都需要使用差分放大电路,如图 1 所示。例如测量技术,根据其应用的不同,可能需要极高的测量精度。为了达到这一精度,尽可能减少典型误差源(例如失调和增益误差,以及噪声、容差和...
  • 好文章当然要分享啦~如果您喜欢这篇文章,请联系后台添加白名单,欢迎...由于在差分放大器中电阻匹配直接影响到增益误差和共模抑制比(CMRR),所以将这些电阻集成到同一个裸片上可以实现高性能。但是,仅仅依靠内部...

空空如也

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共模差分放大电路