第四章第四节差分放大器.ppt

1、双极性差放的差模传输特性 分析条件（如图所示）： vo1 RC1 IEE VCC vo2 RC2 VEE T1 T2 vID （1）、在理想条件下 电路两边完全对称，对差分放大器来说，流过REE的电流 IEE不会随差模输入电压而变化，为方便起见，用电流源代替REE 。 当晶体管工作在放大区时有 假设 α1≈α2≈1 则 差分放大器作为双端输出时，共模抑制比。 因为 所以 共模抑制比 KCMR 越大，抑制共模信号的能力越强。 提高KCMR 的途径： 可增大gm ，即增大 IEE 。也可增大REE ，则KCMR就可相应的增大。 不过当VEE 为一定值时，随着REE 的增大，则 IEE 将减小，导致 gm 相应减小，从而影响到 KCMR 的提高。 为解决此矛盾，可采用电流源取代REE ，即采用有源负载代替REE 。 vc1 RC1 IEE=ICQ3 VCC vc2 RC2 VEE T1 T2 vi1 vi2 vo IBQ3 T3 5、合成输出信号 综合上述分析：可知在任意输入电压作用下，差分放大器输出电压分别为： 双端输出时： 可见，vo 仅与差模输入电压成正比，即两输入电压的差值成正比，而与共模输入电压无关，即 与两输入端电压的大小无关。 单端输出： 只要KCMR 足够的大，致使 可近似认为，任一输出端的电压与两输入电压的差值成正比。 或者令： 将Δvid 看作等效到输入端的差模误差电压。 如果KCMR 越大，则Δvid 越小，越能反映，差分放大器任一输出端的电压与两输入电压的差值成正比。 例 在图4-4-1所示差分放大电路中，已知 试求输出电压vo2。 2. 解 1. 3. 4. 三、电路两边不对称对性能的影响 上面的分析讨论仅限制为电路在理想情况下，差分放大器的性能，而在实际差分放大器总是存在着两边的晶体三极管的特性参数及外电路不相等的情况，虽然这种不匹配是极其微小的，但是对于某些性能的影响是比较大的。 这些性能主要是：双端输出时的共模抑制比KCMR，失调及其温漂等。 1、双端输出时的共模抑制比KCMR 分析：在电路两边对称的理想情况下，输入差模信号时，输出仅有差模信号；输入共模信号时，输出仅有共模信号。双端输出使由于两管共模输出电压相互抵消，因而差分放大器对共模信号有无限大的抑制能力。 当电路两边不对称时：在差模输入信号的作用下，两管输出电压不会严格等值反相（vo1≠-vo2)，这样两输出端电压中除了差模分量外，同时还存在共模分量。 同理：在共模输入信号的作用下，两管输出电压不会严格等值同相（vo1≠vo2)，这样两输出端电压中除了共模分量外，同时还存在差模分量。 双端输出时：由于输出端电压中的共模信号分量相抵消，因而输出电压 vo仅有其中的差模分量组成，其值为 式中 Av(d—d) 是差模输入电压转换为差模输出的电压增益； Av(c—d)是共模输入电压转换为差模输出的电压增益。 故 式中：KCMR为双端输出时的共模抑制比，定义为 显然，电路两边越对称，Av(c—d)就越小，KCMR就越大。 在电路两边不对称十分微小的情况下，可近似认为 而Av(c—d)可近似由半电路分析法求得。 例如、两管直流负载电阻分别为RC 和 RC+ΔRC， 试求 ：Av(c—d) voc1 voc2 T2 RC1 RL/2 RC2 T1 vic vic voc RL/2 2REE 2REE 解：设RC1 =RC ，RC2=RC +ΔRC 根据电路有 (若不计RL，讨论简便） 根据定义有 式中 Avc为单端输出时，共模电压增益。 上式表明：若RC 的相对误差为0.01，则双端输出时的电压Av(c—d) 为单端输出时的共模电压增益 Avc的百分之一。相应地，双端输出时的共模抑制比，比单端输出时的共模抑制比高200倍。 2、失调及温漂 （1）、输入失调电压 ①、在理想的情况下，当 vi1 = vi2=0 时，（即静态工作时）VO= 0 （及双端输出电压为零）。 分析： ②、在实际电路中，两边存在着不对称的情况，既是零输入时，VO≠0　通常将这种现象称为差分放大器失调。 实际差放 VO 用VIO表示，将VIO 称为输入失调电压。 可以这样认为假设差分放大器时理想的，在输入端加一差模输入电压 VIO ，而产生得差模输出电压VO 。 如果用一个与VIO 大小相同、极性相反的恒压源加到实际差分放大器的输入端，就能使差分放大器的输出失调电压VO=0 。 从等效的观点来看，VIO