模電學習筆記_雙極型晶體管及其放大電路（5）

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一.基本知識點

2.7 差分放大電路

1.基本介紹：差分（差動）放大電路，簡稱差放，基本特點是放大差模信號、抑制共模信號（抑制零點漂移或溫度漂移）。

2.零點漂移現象（也稱溫度漂移現象）：△V_i=0，△V_o≠0

3.零點漂移現象產生原因：
    （1）溫度變化
    （2）直流電源波動
    （3）元器件老化。
    其中晶體管的特性對溫度敏感是主要原因。

4.克服溫漂的方法
    （1）引入直流負反饋（例：分壓式負反饋偏置）；
    （2）使用溫度補償電路（如：熱敏電阻等，或恆溫槽）；
    （3）差分放大電路

2.7.1 差動放大器的組成

1.電路基本組成:
    以成倍的原件數量構成對稱結構–獲得抑制溫漂、抑制共模信號、放大差模信號的目的
    

2.抑制溫漂原理：
    電路兩側完全對稱，當v_i1=v_i2時，v_o1＝v_o2，v_o＝v_o1-v_o2＝0.當溫度變化時，△v_o1＝△v_o2

3.抑制共模信號原理：
    共模信號：輸入大小、方向相同的信號
    v_i1＝v_i2時，A_vc＝v_o/v_i＝0
    （溫度變化導致的每個單端輸出的變化，可等效爲給輸入加了一個共模信號）

4.放大差模信號原理：
    差模信號：輸入大小相同，方向相反的信號
    當v_i1＝-v_i2，則差模輸出分量v_o1＝-v_o2，v_o＝2v_o1,
    差模電壓放大倍數A_vd＝v_o/（v_i1-v_i2）＝v_o1/v_i1（爲單級共射電路的增益，根據電壓方向標註，實際爲負值）

5.共模抑制比K_CMR（CMRR）的定義
    CMRR - Commom Mode Rejection Ratio
    計算公式：
        

6.雙電源長尾式差放
    （1）負電源-V_EE可加大輸出信號的動態範圍；
    （2）R_E可穩定工作點、大大降低共模增益，不影響差模增益；
    （3）省去電阻R₁和R_B。
    

7.恆流源射極偏置式差放
    使用電流源作爲發射極的偏置，可進一步提高射極的動態電阻，提高共模抑制比。

8.差模信號和共模信號
    任意輸入大小、極性任意的兩個信號，可以分解爲：
    
    
9.差分放大電路的直流傳輸特性

10.小結
    差放特點：
    ①差模輸入電壓爲零時，I_C1≈I_C2≈I_EE/2
    ②加入差模電壓後，集電極電流（電壓）一增一減，由於差摸放大作用，增減的數量相同

    差放有較大的差模放大能力，具有較好共模抑制能力，由於溫度的影響造成的工作點漂移，可認爲是共模輸入信號，所以有較好的零點漂移抑制能力。
    接入負反饋電阻RE，可有效擴大輸入的線性範圍，但增益將下降。
        

2.7.2 差放的小信號分析

1.差模交流指標計算

	增益	輸入電阻	輸出電阻
半電路的基準參數	Av	Ri	Ro
輸入方式（單端/雙端）	無關	2Ri	無關
輸出方式（單端）	±Av/2	2Ri	Ro
輸出方式（雙端）	Av	2Ri	2Ro

2.共模交流指標計算
    ①電壓增益：理想對稱時，雙端輸出的A_vc=0
    ②輸出電阻：雙端 R_oc≈2R_C；單端 R_oc≈R_C
    ③共模抑制比：
        雙端輸出時，K_CMR=∞
        單端輸出時，K_CMR=|A_vD1/A_vC1|≈βR_EE/r_be

2.7.3 有源負載差分放大電路

有源負載的作用：
（1）增大交流負載阻抗，提高差模增益
（2）實現雙端輸出到單端輸出無增益損失的變換

二.易錯點總結

1）一般來說，源電壓增益將小於電壓增益。

2）純阻負載的差分放大電路的差模電壓放大倍數與輸出信號是單端還是雙端輸出有關。

3）差分放大電路的基本特性是放大差模信號，抑制共模信號。

4）在差分放大電路中，差模輸入信號是兩個輸入端信號的差，共模信號是兩個輸入端信號的均值。