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[嵌入式]模电摸索日记之《差分放大电路》


集成运算放大器内部其实是一个多级放大电路。由于采用直接精合方式,前级的温漂藕合到后级,会被逐级放大。因此,总漂移中前级的漂移影响最大,所以应该着重解决前级的温漂问题。目前,抑制零点漂移的主要方法有:

  • (1)在电路中引入直流负反馈,例如图中的Re;
    在这里插入图片描述
  • (2)采用温度补偿方法,利用热敏元件来抵消器件参数的变化;
  • (3)采用一对相同特性的晶体管,使它们的温漂相互抵消,构成“差分放大电路”。由于差分放大电路对温漂的抑制作用非常显著,所以目前集成运放的输入级几乎毫无例外的都采用这种电路结构。

一、基本差分放大电路

在这里插入图片描述

1. 电路结构特点

  • (1)电路和元件对称。 如图所示,差分放大电路由两个完全对称的共射放大电路组成。两个管子的参数完全一样,温度特性也完全相同,并且发射极接有公共电阻Ree
  • (2)双电源供电。 为了使差分放大电路的两个输入端的静态电压为零,采用正负电源供电。这样,电源与信号源可以“共地”,同时扩大了输出的动态范围。
  • (3)差分放大电路有两个输入端分别为uI1和uI2,两个输出端分别输出uo1和uo2
    若信号从两个管子的集电极之间输出,则称为“双端输出”,输出信号为uo;若信号从其中的一个管子的集电极和地之间输出,则称为“单端输出”。与此相似,若输入信号同时加在两个输入端,则称为“双端输入”;若输入信号只加在其中的一个输入端,而另一个输入端接地,则称为“单端输入”

2. 零点漂移的抑制

  • 当输入信号uI1=uI2=0时,由于差分放大电路的结构和元件的对称性,可知两个管子对应各极的电流相同,各极的电位也相同,所以静态时输出电压uo=0。当温度发生变化时,两管的集电极电位会发生变化,但是由于两管处于同一环境温度下,所以电位变化的极性和大小相同,保证了输出电压u。依然为零,这样就有效克服了零点漂移。可见,正是由于差分放大电路利用了电路和元件的“对称性”,才得以抑制零点漂移。

3. 静态分析

在这里插入图片描述
基本差分放大电路的直流通路如图所示。根据电路的对称性,可令UBEQ1 = UBEQ2 = UBEQ。因为基极电流很小,Rb 上的压降可以忽略,所以发射极电位 VEQ = -UBEQ

因此,公共电阻Ree上的静态电流
在这里插入图片描述
由对称性可知
在这里插入图片描述
两管的静态管压降均为
UCEQI=UCEQ2Vcc-IEQIR.+UBEQ
(3.2.4)

4. 差分放大电路的连接方式

  • 单端输入一双端输出
  • 单端输入一单端输出
    在这里插入图片描述

5. 电路参数计算

在这里插入图片描述

共模放大倍数:

  • 双出:
    Auc = 0
  • 单出:
    在这里插入图片描述

经典例题:
在这里插入图片描述

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加:2022-04-15 00:16:35  更:2022-04-15 00:18:44 
 
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