4.3 差分放大电路
教学目标:1.了解直接耦合放大器的组成特点,掌握零点漂移的基本概念.
2.掌握基本差分放大器的组成及工作原理.
重点:1.零点漂移的概念 2.基本差分放大电路的工作原理
难点:1.零点漂移的概念 2.差分放大电路中共模信号,差模信号的概念
复习: 1.集成运算放大器都采用多级直接耦合方式,故又称为直流放大器.
2.直接耦合的两个问题:(1)直流电平配置
(2)零点漂移
回顾(1)直流电平配置

(直接耦合放大电路)
加RE2使VCEQ1=VBEQ2+ICQ2RE2
,调整RE2的阻值,使VT1,VT2管的直流电平配置恰当,保证两管均处于放大区.
新课:
零点漂移
集成运算放大器又称为直流放大器,都采用直接耦合方式.采用直接耦合必须处理好抑制零点漂移这一关键技术.
在直流放大器中,通常把没有输入信号时的输出端直流电压(静态工作点电压)作为参考电压称为"零点".
当放大器的环境温度或电源电压发生变化时,晶体管的静态工作点也要随之发生变化,所以即使在输入信号为零时,直流放大器的输出电压也会出现缓慢的不规则的变动.如图:
这种现象称为"零点漂移",简称"零漂".
零点漂移:指直接耦合放大电路中,未加输入信号时,输出端将产生叠加在静态工作点上的缓慢变化的输出电压.
产生零漂的最主要原因:温度变化
注:在直流放大电路中,由于是直接耦合,所以零点漂移的影响也会随之传达到后面各级,而且被逐级放大,放大器的级数越多,放大倍数越大,零点漂移越严重.
例如:有一个三极管放大器,其方框如图:
设每级的放大倍数为10倍,由于温度的变化使每级的输出电压变化量为0.1V,这样即使在输入短路时,第一级输出的漂移电压就有0.1V,第二级输出的漂移电压除了本级的0.1V以外,还包括第一级输出的漂移电压经过第二级放大后的部分,而且是第二级输出的漂移电压的主要成分.同理,第三级输出的漂移电压,主要是第一级的漂移经过第二,三两级放大后的部分.
不难想象,如果一直放大下去,严重时零漂电压会超过有用的信号,将导致测量和控制系统出错.
抑制零漂的方法很多,如采用高稳定度的稳压电源来抑制电源电压波动引起的零漂;利用恒温系统来消除温度变化的影响等.
但最常用的方法是利用两只特性相同的三极管接成差分放大器,这种电路在集成运放及其它模拟集成电路中常作为输入级及前置级.
基本差分放大器
差分放大器又称为差动放大器或差值放大器,它是一种能够有效地抑制零漂的直流放大器.
电路结构:
从电路图中可以看出,基本差分放大器是由两个完全对称的单管放大器组成.
图中两个三极管及左右相对应的电阻其参数基本一致.
vi输入电压,它经R1,R2分压为vi1与vi2分别加到两管的基极,经过放大后获得输出电压vo,它等于两管集电极输出电压之差vo=vo1-vo2
抑制零漂原理
因左右两个放大电路完全对称,所以在没有信号情况下,即输入信号vi=0时,
vo1=vo2,因此输出电压vo=0,即表明差分放大器具有零输入时零输出的特点.当温度变化时,左右两个管子的输出电压vo1,vo2都要发生变动,但由于电路对称,两管的输出变化量(即每管的零漂)相同,即△vo1=△ vo2,则vo =0,可见利用两管的零漂在输出端相抵消,从而有效地抑制了零点漂移.
差模输入
若把信号vi加到两输入端之间(即双端输入),输入信号被R1,R2分压为大小相等,极性相反的一对输入信号.
由于电路对称,则加到两管基极至地的信号是极性相反,大小相等的(即
vi1=vi, vi2=-vi).通常把这种大小相等,极性相反的信号称为"差模信号".称这种输入方式为"差模输入".
∵ Av1 = Av2 = Av

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