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差分放大电路的基本状态与性能指标

来源:电工天下   编辑:小电工发布时间:2020-02-19 08:34:28

有关差分放大电路的基本状态与性能指标,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,对差模输入信号的放大作用对共模输入信号的抑制作用。

差分放大电路的状态与性能

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。

一、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。

注意: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。

二、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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