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差分放大电路的作用原理

2024/3/16 23:41:47发布39次查看
差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用,有效地稳定静态工作点,以放大差模信号抑制共模信号为显著特征,广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐,特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法,难以理解,因而一直是模拟电子技术中的难点。差分放大电路按输入输出方式分为双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。按共模负反馈的形式分为典型电路和射极带恒流源的电路两种。
基本状态 差放的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态。当外信号加到两输入端子之间,使两个输入信号vi1、vi2的大小相等、极性相反时,称为差模输入状态。此时,外输入信号称为差模输入信号,以vid表示,且:
当外信号加到两输入端子与地之间,使vi1、vi2大小相等、极性相同时,称为共模输入状态,此时的外输入信号称为共模输入信号,以vic表示,且:
当输入信号使vi1、vi2的大小不对称时,输入信号可以看成是由差模信号vid和共模信号vic两部分组成,其中动态时分差模输入和共模输入两种状态。
(1)对差模输入信号的放大作用
当差模信号vid输入(共模信号vic=0)时,差放两输入端信号大小相等、极性相反,即vi1=-vi2=vid/2,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反,导致两输出端对地的电压增量,即差模输出电压vod1、vod2大小相等、极性相反,此时双端输出电压vo=vod1-vod2=2vod1=vod,可见,差放能有效地放大差模输入信号。
要注意的是:差放公共射极的动态电阻rem对差模信号不起(负反馈)作用。
(2)对共模输入信号的抑制作用
当共模信号vic输入(差模信号vid=0)时,差放两输入端信号大小相等、极性相同,即vi1=vi2=vic,因此差动对管电流增量的大小相等、极性相同,导致两输出端对地的电压增量,即差模输出电压voc1、voc2大小相等、极性相同,此时双端输出电压vo=voc1-voc2=0,可见,差放对共模输入信号具有很强的抑制能力。
此外,在电路对称的条件下,差放具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。
性能衡量指标 共模抑制比:
kcmr=|ad/ac|
ad是差模信号放大倍数、ac共模信号放大倍数。kcmr越大电路的性能也就愈好。因此增大re是改善共模抑制比的基本措施。
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