模电学习笔记_双极型晶体管及其放大电路（5）

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一.基本知识点

2.7 差分放大电路

1.基本介绍：差分（差动）放大电路，简称差放，基本特点是放大差模信号、抑制共模信号（抑制零点漂移或温度漂移）。

2.零点漂移现象（也称温度漂移现象）：△V_i=0，△V_o≠0

3.零点漂移现象产生原因：
    （1）温度变化
    （2）直流电源波动
    （3）元器件老化。
    其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因。

4.克服温漂的方法
    （1）引入直流负反馈（例：分压式负反馈偏置）；
    （2）使用温度补偿电路（如：热敏电阻等，或恒温槽）；
    （3）差分放大电路

2.7.1 差动放大器的组成

1.电路基本组成:
    以成倍的原件数量构成对称结构–获得抑制温漂、抑制共模信号、放大差模信号的目的
    

2.抑制温漂原理：
    电路两侧完全对称，当v_i1=v_i2时，v_o1＝v_o2，v_o＝v_o1-v_o2＝0.当温度变化时，△v_o1＝△v_o2

3.抑制共模信号原理：
    共模信号：输入大小、方向相同的信号
    v_i1＝v_i2时，A_vc＝v_o/v_i＝0
    （温度变化导致的每个单端输出的变化，可等效为给输入加了一个共模信号）

4.放大差模信号原理：
    差模信号：输入大小相同，方向相反的信号
    当v_i1＝-v_i2，则差模输出分量v_o1＝-v_o2，v_o＝2v_o1,
    差模电压放大倍数A_vd＝v_o/（v_i1-v_i2）＝v_o1/v_i1（为单级共射电路的增益，根据电压方向标注，实际为负值）

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

6.双电源长尾式差放
    （1）负电源-V_EE可加大输出信号的动态范围；
    （2）R_E可稳定工作点、大大降低共模增益，不影响差模增益；
    （3）省去电阻R₁和R_B。
    

7.恒流源射极偏置式差放
    使用电流源作为发射极的偏置，可进一步提高射极的动态电阻，提高共模抑制比。

8.差模信号和共模信号
    任意输入大小、极性任意的两个信号，可以分解为：
    
    
9.差分放大电路的直流传输特性

10.小结
    差放特点：
    ①差模输入电压为零时，I_C1≈I_C2≈I_EE/2
    ②加入差模电压后，集电极电流（电压）一增一减，由于差摸放大作用，增减的数量相同

    差放有较大的差模放大能力，具有较好共模抑制能力，由于温度的影响造成的工作点漂移，可认为是共模输入信号，所以有较好的零点漂移抑制能力。
    接入负反馈电阻RE，可有效扩大输入的线性范围，但增益将下降。
        

2.7.2 差放的小信号分析

1.差模交流指标计算

	增益	输入电阻	输出电阻
半电路的基准参数	Av	Ri	Ro
输入方式（单端/双端）	无关	2Ri	无关
输出方式（单端）	±Av/2	2Ri	Ro
输出方式（双端）	Av	2Ri	2Ro

2.共模交流指标计算
    ①电压增益：理想对称时，双端输出的A_vc=0
    ②输出电阻：双端 R_oc≈2R_C；单端 R_oc≈R_C
    ③共模抑制比：
        双端输出时，K_CMR=∞
        单端输出时，K_CMR=|A_vD1/A_vC1|≈βR_EE/r_be

2.7.3 有源负载差分放大电路

有源负载的作用：
（1）增大交流负载阻抗，提高差模增益
（2）实现双端输出到单端输出无增益损失的变换

二.易错点总结

1）一般来说，源电压增益将小于电压增益。

2）纯阻负载的差分放大电路的差模电压放大倍数与输出信号是单端还是双端输出有关。

3）差分放大电路的基本特性是放大差模信号，抑制共模信号。

4）在差分放大电路中，差模输入信号是两个输入端信号的差，共模信号是两个输入端信号的均值。