第十一讲 差分放大电路第十一讲 差分放大电路一、零点漂移现象及其产生的原因二、长尾式差分放大电路的组成三、长尾式差分放大电路的分析四、差分放大电路的四种接法五、具有恒流源的差分放大电路六、差分放大电路的改进一、零点漂移现象及其产生的原因
1,什么是零点漂移现象,ΔuI＝ 0,ΔuO≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。
克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。
典型电路：差分放大电路二、长尾式差分放大电路的组成零输入零输出若 V与 UC的变化一样，
则输出电压就没有漂移信号特点？
能否放大？
零点漂移参数理想对称：
Rb1= Rb2,Rc1= Rc2，
Re1= Re2;
T1,T2在任何温度下特性均相同。
长尾式差分放大电路的组成特点典型电路在理想对称的情况下：
1,克服零点漂移；
2,零输入零输出。
信号特点？
三、长尾式差分放大电路的分析
1,Q点：令 uI1= uI2=0
0
2CQ1CQO
CQ2CQ1CQ
EQ2EQ1EQ
CQ2CQ1CQ
BQ2BQ1BQ
UUu
UUU
III
III
III
e
B E QEE
EQ
BQb
eEQB E QBQEE
2
2
R
UV
I
IR
RIUIV
很小，所以小，且因为
Rb是必要的吗？
1,Q点
eEQB E QBQEE 2 RIURIV B
B E QcCQCCC E Q
EQ
BQ 1 URIVU
II
,
晶体管输入回路方程：
e
B E QEE
EQ 2 R
UVI
通常,Rb较小，且 IBQ很小，故
2,抑制共模信号
0 )()( C2C Q 2C1C Q 1C2C1O uuuuuuu
0 c
Ic
Oc
c
A
u
uA,参数理想对称时共模放大倍数
C21C
C21C
B21B
uu
ii
ii
共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即
IcI2I1 uuu
2,抑制共模信号,Re的共模负反馈作用
0
c
Ic
Oc
c
A
u
uA
参数理想对称时共模放大倍数
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号对于每一边电路,Re=?
如 T(℃ )↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓
抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
3,放大差模信号
C1O
C21C
C21C
B21B
2 uu
uu
ii
ii
△ iE1=－△ iE2,Re中电流不变，即 Re 对差模信号无反馈作用。
2/IdI2I1 uuu
差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即
)(2 bebBId rRiu
为什么？
差模信号作用时的动态分析
beb
L
c
d
)
2
(
rR
RR
A
∥?
差模放大倍数
Id
Od
d u
uA
)2(2 LcCOd RRiu ∥
2 )(2 cobebi RRrRR,
4,动态参数,Ad,Ri,Ro,Ac,KCMR
共模抑制比 KCMR,综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。
。下，在参数理想对称的情况
C M R
c
d
C M R
K
A
A
K
在实际应用时，信号源需要有,接地”点，以避免干扰；或负载需要有,接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。
四、差分放大电路的四种接法
1,双端输入单端输出,Q点分析
cCQCCC Q 2
LcCQCC
Lc
L
C Q 1
)(
RIVU
RRIV
RR
R
U
∥
由于输入回路没有变化，所以 IEQ,IBQ,ICQ
与双端输出时一样。但是 UCEQ1≠ UCEQ2。
1,双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
beb
Lc
d
)(
2
1
rR
RRA
∥?
cobebi )(2 RRrRR,
1,双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
beb
Lc
d
)(
2
1
rR
RRA
∥?
ebeb
Lc
c )1(2
)(
RrR
RRA
∥
)(2
)1(2
beb
ebeb
C M R rR
RrRK
1,双端输入单端输出：问题讨论
beb
Lc
d
)(
2
1
rR
RRA
∥?
（ 1） T2的 Rc可以短路吗？
（ 2）什么情况下 Ad为“＋”？
（ 3）双端输出时的 Ad是单端输出时的 2倍吗？
)(2
)1(2
beb
ebeb
C M R rR
RrRK
cobebi )(2 RRrRR,
2,单端输入双端输出共模输入电压差模输入电压输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？
2/IIcIId uuuu,
2,单端输入双端输出
OQ
I
cIdO 2 U
uAuAu
静态时的值差模输出 共模输出问题讨论：
（ 1） UOQ产生的原因？
（ 2）如何减小共模输出电压？
3,四种接法的比较：电路 参数 理想对称条件下输入方式,Ri均为 2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，
单端输入时有共模信号输入。
输出方式,Q点,Ad,Ac,KCMR,Ro均与之有关。
co
C M R
c
beb
L
c
d
2
0
)
2
(
RR
K
A
rR
R
R
A
∥
双端输出：
co
beb
ebeb
C M R
ebeb
Lc
c
beb
Lc
d
)(2
)1(2
)1(2
)(
)(2
)(
RR
rR
RrR
K
RrR
RR
A
rR
RR
A
∥
∥
单端输出：
五,具有恒流源的差分放大电路为什么要采用电流源？
Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的 Ac
越小,KCMR越大，差分放大电路的性能越好。
但为使静态电流不变,Re 越大,VEE越 大，以至于 Re太大就 不合理了。
需在低电源条件下，得到趋于无穷大的 Re。
解决方法：采用电流源！
五,具有恒流源的差分放大电路
3
B E QEE
21
2
3EB32 R
UV
RR
R
III
,
等效电阻为无穷大近似为恒流
1) RW取值应大些？还是小些？
2) RW对动态参数的影响？
3) 若 RW滑动端在中点，写出 Ad,Ri的表达式。
2
)1( Wbeb
c
d R
rR
RA
Wbebi )1()(2 RrRR
六、差分放大电路的改进
1,加调零电位器 RW
do
i
dmd
2 RR
R
RgA
2,场效应管差分放大电路讨论一若 uI1=10mV,uI2=5mV，则 uId=？ uIc=？
uId=5mV,uIc=7.5mV
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二
1,uI=10mV，则 uId=? uIc=?
2、若 Ad=－ 102,KCMR＝ 103
用直流表测 uO,uO=?
uId=5mV,uIc=7.5mV uO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1
=?=?
=?
1,什么是零点漂移现象,ΔuI＝ 0,ΔuO≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。
克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。
典型电路：差分放大电路二、长尾式差分放大电路的组成零输入零输出若 V与 UC的变化一样，
则输出电压就没有漂移信号特点？
能否放大？
零点漂移参数理想对称：
Rb1= Rb2,Rc1= Rc2，
Re1= Re2;
T1,T2在任何温度下特性均相同。
长尾式差分放大电路的组成特点典型电路在理想对称的情况下：
1,克服零点漂移；
2,零输入零输出。
信号特点？
三、长尾式差分放大电路的分析
1,Q点：令 uI1= uI2=0
0
2CQ1CQO
CQ2CQ1CQ
EQ2EQ1EQ
CQ2CQ1CQ
BQ2BQ1BQ
UUu
UUU
III
III
III
e
B E QEE
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很小，所以小，且因为
Rb是必要的吗？
1,Q点
eEQB E QBQEE 2 RIURIV B
B E QcCQCCC E Q
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BQ 1 URIVU
II
,
晶体管输入回路方程：
e
B E QEE
EQ 2 R
UVI
通常,Rb较小，且 IBQ很小，故
2,抑制共模信号
0 )()( C2C Q 2C1C Q 1C2C1O uuuuuuu
0 c
Ic
Oc
c
A
u
uA,参数理想对称时共模放大倍数
C21C
C21C
B21B
uu
ii
ii
共模信号：数值相等、极性相同的输入信号，即
IcI2I1 uuu
2,抑制共模信号,Re的共模负反馈作用
0
c
Ic
Oc
c
A
u
uA
参数理想对称时共模放大倍数
Re的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号对于每一边电路,Re=?
如 T(℃ )↑→IC1↑ IC2 ↑→UE↑→ IB1 ↓IB2 ↓→ IC1 ↓ IC2 ↓
抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
3,放大差模信号
C1O
C21C
C21C
B21B
2 uu
uu
ii
ii
△ iE1=－△ iE2,Re中电流不变，即 Re 对差模信号无反馈作用。
2/IdI2I1 uuu
差模信号：数值相等，极性相反的输入信号，即
)(2 bebBId rRiu
为什么？
差模信号作用时的动态分析
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c
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(
rR
RR
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∥?
差模放大倍数
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2 )(2 cobebi RRrRR,
4,动态参数,Ad,Ri,Ro,Ac,KCMR
共模抑制比 KCMR,综合考察差分放大电路放大差模信号的能力和抑制共模信号的能力。
。下，在参数理想对称的情况
C M R
c
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C M R
K
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K
在实际应用时，信号源需要有,接地”点，以避免干扰；或负载需要有,接地”点，以安全工作。
根据信号源和负载的接地情况，差分放大电路有四种接法：双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出、单端输入单端输出。
四、差分放大电路的四种接法
1,双端输入单端输出,Q点分析
cCQCCC Q 2
LcCQCC
Lc
L
C Q 1
)(
RIVU
RRIV
RR
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∥
由于输入回路没有变化，所以 IEQ,IBQ,ICQ
与双端输出时一样。但是 UCEQ1≠ UCEQ2。
1,双端输入单端输出：差模信号作用下的分析
beb
Lc
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1,双端输入单端输出：共模信号作用下的分析
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1,双端输入单端输出：问题讨论
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（ 1） T2的 Rc可以短路吗？
（ 2）什么情况下 Ad为“＋”？
（ 3）双端输出时的 Ad是单端输出时的 2倍吗？
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ebeb
C M R rR
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cobebi )(2 RRrRR,
2,单端输入双端输出共模输入电压差模输入电压输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
在输入信号作用下发射极的电位变化吗？说明什么？
2/IIcIId uuuu,
2,单端输入双端输出
OQ
I
cIdO 2 U
uAuAu
静态时的值差模输出 共模输出问题讨论：
（ 1） UOQ产生的原因？
（ 2）如何减小共模输出电压？
3,四种接法的比较：电路 参数 理想对称条件下输入方式,Ri均为 2(Rb+rbe)；双端输入时无共模信号输入，
单端输入时有共模信号输入。
输出方式,Q点,Ad,Ac,KCMR,Ro均与之有关。
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双端输出：
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单端输出：
五,具有恒流源的差分放大电路为什么要采用电流源？
Re 越大，共模负反馈越强，单端输出时的 Ac
越小,KCMR越大，差分放大电路的性能越好。
但为使静态电流不变,Re 越大,VEE越 大，以至于 Re太大就 不合理了。
需在低电源条件下，得到趋于无穷大的 Re。
解决方法：采用电流源！
五,具有恒流源的差分放大电路
3
B E QEE
21
2
3EB32 R
UV
RR
R
III
,
等效电阻为无穷大近似为恒流
1) RW取值应大些？还是小些？
2) RW对动态参数的影响？
3) 若 RW滑动端在中点，写出 Ad,Ri的表达式。
2
)1( Wbeb
c
d R
rR
RA
Wbebi )1()(2 RrRR
六、差分放大电路的改进
1,加调零电位器 RW
do
i
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2 RR
R
RgA
2,场效应管差分放大电路讨论一若 uI1=10mV,uI2=5mV，则 uId=？ uIc=？
uId=5mV,uIc=7.5mV
清华大学 华成英
hchya@tsinghua.edu.cn
讨论二
1,uI=10mV，则 uId=? uIc=?
2、若 Ad=－ 102,KCMR＝ 103
用直流表测 uO,uO=?
uId=5mV,uIc=7.5mV uO= Ad uId+ Ac uIc+UCQ1
=?=?
=?
