差動放大電路工作原理

1、差動放大電路的基本形式對電路的要求是：兩個電路的參數(shù)完全對稱兩個管子的溫度特性也完全對稱。

它的工作原理是：當輸入信號Ui=0時，則兩管的電流相等，兩管的集電極電位也相等，所以輸出電壓Uo=UC1-UC2=0。溫度上升時，兩管電流均增加，則集電極電位均下降，由于它們處于同一溫度環(huán)境，因此兩管的電流和電壓變化量均相等，其輸出電壓仍然為零。

它的放大作用（輸入信號有兩種類型）

差動放大電路共模信號

共模信號---在差動放大管T1和T2的基極接入幅度相等、極性相同的信號。如圖2所示

共模信號的作用，對兩管的作用是同向的，將引起兩管電流同量的增加，集電極電位也同量減小，因此兩管集電極輸出共模電壓Uoc為零。因此：。

于是差動電路對稱時，對共模信號的抑制能力強

差動放大電路差模信號

差模信號---在差動放大管T1和T2的基極分別加入幅度相等而極性相反的信號。

差模信號的作用，由于信號的極性相反，因此T1管集電極電壓下降，T2管的集電極電壓上升，且二者的變化量的絕對值相等，因此： 此時的兩管基極的信號為：所以：，由此我們可以看出差動電路的差模電壓放大倍數(shù)等于單管電壓的放大倍數(shù)。

當對差動電路的兩個輸入端加上一對大小相等、相位相反的差模信號，這時第一個管的射級電流增大，第二個管的射級電流減小，且增大量和減小量時時相等。另外，由于輸入差模信號，兩管輸出端電位變化時，一端升高。另一端則降低，且升高量等于降低量。

基本差動電路存在如下問題： 電路難于絕對對稱，因此輸出仍然存在零漂；管子沒有采取消除零漂的措施，有時會使電路失去放大能力；它要對地輸出，此時的零漂與單管放大電路一樣。 為此我們要學習另一種差動放大電路------長尾式差動放大電路。

圖1為差動放大電路的基本電路圖

基本差動放大電路由兩個完全對稱的共發(fā)射極單管放大電路組成，該電路的輸入端是兩個信號的輸入，這兩個信號的差值，為電路有效輸入信號，電路的輸出是對這兩個輸入信號之差的放大。設想這樣一種情景，如果存在干擾信號，會對兩個輸入信號產(chǎn)生相同的干擾，通過二者之差，干擾信號的有效輸出為零，這就達到了抗共模干擾的目的。

差分放大電路利用電路參數(shù)的對稱性和負反饋作用，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點，以放大差模信號抑制共模信號為顯著特征，廣泛應用于直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大電路結構復雜、分析繁瑣，特別是其對差模輸入和共模輸入信號有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術中的難點。差分放大電路：按輸入輸出方式分：有雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出四種類型。按共模負反饋的形式分：有典型電路和射極帶恒流源的電路兩種。

(a)射極偏置差放 (b)電流源偏置差放

差放有兩個輸入端子和兩個輸出端子，因此信號的輸入和輸出均有雙端和單端兩種方式。雙端輸入時，信號同時加到兩輸入端；單端輸入時，信號加到一個輸入端與地之間，另一個輸入端接地。雙端輸出時，信號取于兩輸出端之間；單端輸出時，信號取于一個輸出端到地之間。因此，差分放大電路有雙端輸入雙端輸出、單端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入單端輸出四種應用方式。上面兩個電路均為雙端輸入雙端輸出方式。

（a） 電阻Re是T1和T2兩管的公共射極電阻，或稱射極耦合電阻，它實際上就是在工作點穩(wěn)定電路中植入的射極電阻，只是此處將兩個電阻的射極電阻合并成一個Re，所以經(jīng)它的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點，對零漂做進一步的抑制。電阻Re常用等效內阻極大的恒流源I0來代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。負電源-V_EE用來補償射極電阻Re兩端的直流壓降，以避免采用電壓過高的單一正電源 V_CC，并可擴大輸出電壓范圍，使兩基極的靜態(tài)電位為零，基極電阻Rb通常為外接元件，也可不用，其作用是限制基極靜態(tài)電流并提高輸入電阻。

零點漂移可描述為：輸入電壓為零，輸出電壓偏離零值的變化。它又被簡稱為：零漂

零點漂移是怎樣形成的：運算放大器均是采用直接耦合的方式，我們知道直接耦合式放大電路的各級的Q點是相互影響的，由于各級的放大作用，第一級的微弱變化，會使輸出級產(chǎn)生很大的變化。當輸入短路時（由于一些原因使輸入級的Q點發(fā)生微弱變化 像：溫度），輸出將隨時間緩慢變化，這樣就形成了零點漂移。

產(chǎn)生零漂的原因是：晶體三極管的參數(shù)受溫度的影響。解決零漂最有效的措施是：采用差分放大電路。

輸入級一般采用高性能的差動放大電路，來克服溫度帶來的零點漂移問題。2100433B

模塊一 模擬電路設計 1

項目一 直流穩(wěn)壓電源電路設計 3

一、 學習目標 3

二、 項目描述 3

三、 知識準備 4

四、 任務實施 4

五、 任務評價 11

項目二 晶體管開關、限幅與鉗位電路設計 12

一、 學習目標 12

二、 項目描述 12

三、 知識準備 13

四、 任務實施 14

五、 任務評價 21

項目三 差動放大電路設計 23

一、 學習目標 23

二、 項目描述 23

三、 知識準備 24

四、 任務實施 24

五、 任務評價 32

項目四 晶閘管可控整流電路設計 34

一、 學習目標 34

二、 項目描述 34

三、 知識準備 35

四、 任務實施 35

五、 任務評價 41

項目五 互補OTL 功率放大器電路設計 43

一、 學習目標 43

二、 項目描述 43

三、 知識準備 44

四、 任務實施 44

五、 任務評價 51

項目六 單端輸入放大電路設計 53

一、 學習目標 53

二、 項目描述 53

三、 知識準備 54

四、 任務實施 54

五、 任務評價 61

項目七 集成運算放大電路設計 62

一、 學習目標 62

二、 項目描述 62

三、 知識準備 63

四、 任務實施 63

五、 任務評價 69

項目八 RC 橋式振蕩電路設計 71

一、 學習目標 71

二、 項目描述 71

三、 知識準備 72

四、 任務實施 72

五、 任務評價 78

項目九 直流可調穩(wěn)壓電源電路設計 80

一、 學習目標 80

二、 項目描述 80

三、 知識準備 81

四、 任務實施 81

五、 任務評價 89

項目十 音頻功率放大器設計 91

一、 學習目標 91

二、 項目描述 91

三、 知識準備 92

四、 任務實施 93

五、 任務評價 100

模塊二 數(shù)字電路設計 103

項目一 邏輯電平顯示電路設計 105

一、 學習目標 105

二、 項目描述 105

三、 知識準備 106

四、 任務實施 107

五、 任務評價 114

項目二 邏輯電路設計 115

一、 學習目標 115

二、 項目描述 115

三、 知識準備 116

四、 任務實施 117

五、 任務評價 124

項目三 編碼譯碼電路設計 125

一、 學習目標 125

二、 項目描述 125

三、 知識準備 126

四、 任務實施 127

五、 任務評價 133

項目四 雙D 觸發(fā)器控制電路設計 135

一、 學習目標 135

二、 項目描述 135

三、 知識準備 136

四、 任務實施 137

五、 任務評價 145

項目五 同步加法計數(shù)器電路設計 146

一、 學習目標 146

二、 項目描述 146

三、 知識準備 147

四、 任務實施 147

五、 任務評價 153

項目六 流水燈電路設計 155

一、 學習目標 155

二、 項目描述 155

三、 知識準備 156

四、 任務實施 156

五、 任務評價 163

項目七 八路搶答器電路設計 165

一、 學習目標 165

二、 項目描述 165

三、 知識準備 166

四、 任務實施 166

五、 任務評價 172

項目八 電子秒表電路設計 174

一、 學習目標 174

二、 項目描述 174

三、 知識準備 175

四、 任務實施 176

五、 任務評價 184

項目九 拔河游戲機電路設計 186

一、 學習目標 186

二、 項目描述 186

三、 知識準備 187

四、 任務實施 188

五、 任務評價 195

模塊三 真題訓練 197

項目一 電梯控制電路硬件設計 199

一、內容簡介 200

二、原理圖設計 201

三、元器件清單 205

四、答題紙 206

五、解題思路 208

項目二 迷宮控制器硬件設計 211

一、內容簡介 211

二、原理圖設計 214

三、元器件清單 215

四、答題紙 217

五、解題思路 218

項目三 數(shù)字電壓表電路故障排除 221

一、內容簡介 221

二、故障排除流程 224

三、元器件清單 225

四、答題紙 227

五、解題思路 234

項目四 風力發(fā)電系統(tǒng)電路故障排除 236

一、內容簡介 236

二、故障排除流程 240

三、元器件清單 243

四、答題紙 244

五、解題思路 250

附錄 本書部分電氣元件圖形符號（國家標準與世界技能大賽使用的標準對照） 252