差分放大電路性能衡量指標(biāo)

差分放大電路差模放大特性

（1）差模電壓放大倍數(shù)

差模電壓放大倍數(shù)定義為輸出電壓與輸入差模電壓之比。分為雙端輸出和單端輸出。

（2）差模輸入電阻

差模輸入電阻定義為差模輸入電壓與差模輸入電流的比。

差分放大電路共模抑制特性

共模電壓放大倍數(shù)

在差動(dòng)電路中，因溫度變化，電源波動(dòng)引起的兩個(gè)差動(dòng)管的等效輸入漂移電壓，相當(dāng)于一對(duì)共模信號(hào)，由于接地電阻的負(fù)反饋?zhàn)饔茫沟妹抗艿妮敵龆似齐妷捍鬄闇p少，如果雙端輸出，則被完全抵消。

差分放大電路共模抑制比

Ad是差模信號(hào)放大倍數(shù)、Ac共模信號(hào)放大倍數(shù)。

差分放大電路失調(diào)

一個(gè)理想的差分放大器，當(dāng)輸入信號(hào)等于零時(shí)，其輸出端電壓為零，但在實(shí)際電路中，由于電路不可能完全對(duì)稱，所以輸出電壓并不為零，這種輸入為零輸出不為零的現(xiàn)象稱為差分放大器的失調(diào)。失調(diào)是由于管子參數(shù)和電路元件參數(shù)不對(duì)稱引起的。

如圖5所示，失調(diào)電壓為：

為了減小失調(diào)電壓應(yīng)采取以下幾項(xiàng)措施：

（1）盡量采用對(duì)稱的晶體管T1，T2管。

（2）采用低偏置，即

零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的產(chǎn)生，其原因有很多，但最為主要的原因還是晶體管受到外部溫度變化所引起的靜態(tài)工作點(diǎn)的波動(dòng)，所以零點(diǎn)漂移也常被稱為溫度漂移，簡(jiǎn)稱溫漂。那差分放大電路是如何做到抑制溫漂的呢？

圖4所示電路為長(zhǎng)尾差分放大電路，當(dāng)兩端的輸入信號(hào)電壓為零，即 uI1=uI2=0 時(shí)，也就是電路處于直流工作狀態(tài)。理想情況下，因?yàn)?T1與 T2管的電氣特性完全相同，其外接電阻參數(shù)也相同，那么就有集電極對(duì)地電位Ucq1=Ucq2的結(jié)果，所以靜態(tài)時(shí)的輸出電壓Uo=0。

如果外界溫度升高了，理想情況下，Icq1和Icq2也會(huì)同時(shí)增大，而且其增大幅度完全相同，從而導(dǎo)致兩個(gè)集電極電阻上的壓降出現(xiàn)等值幅度的增大，進(jìn)而使 Ucq1和 Ucq2同時(shí)等值幅度變化，所以輸出Uo=Ucq1–Ucq2=0保持不變。如果外界溫度降低了，將會(huì)引起上述變化的一個(gè)反過程，最后得到的結(jié)果還是輸入電壓保持不變。經(jīng)過上述分析，我們發(fā)現(xiàn)差分電路巧妙地利用電路的對(duì)稱性消除了放大電路在輸出端的零點(diǎn)漂移。此外，增大發(fā)射極電阻也可以穩(wěn)定工作點(diǎn)。實(shí)際上，集成電路中的差分對(duì)管，不會(huì)完全一致，總存在不對(duì)稱的情況，因此運(yùn)算放大器總存在溫漂。所以，當(dāng)運(yùn)放做為微弱信號(hào)的前級(jí)時(shí)，溫漂稱為非常重要的技術(shù)指標(biāo)。

差分放大電路利用電路參數(shù)的對(duì)稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔?，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，以放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)為顯著特征，廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測(cè)量電路的輸入級(jí)。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析繁瑣，特別是其對(duì)差模輸入和共模輸入信號(hào)有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術(shù)中的難點(diǎn)。

差分放大電路共射放大電路

如圖1所示是基本的共射放大電路。

其靜態(tài)工作點(diǎn)基本穩(wěn)定。但是溫度變化會(huì)使得集電極電流發(fā)生微小的變化，采用直接耦合的方式會(huì)進(jìn)一步放大該變化，引起靜態(tài)工作點(diǎn)的變化。

差分放大電路對(duì)稱式電路

在輸出位置構(gòu)建有一個(gè)完全一樣的鏡面電路，如圖2所示。差分放大電路對(duì)共模信號(hào)起到了很強(qiáng)的抑制作用，理想情況下共模輸出為零。

差分放大電路四種接法

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。具體電路見圖3。單端輸出的差分放大電路在T1管的集電極連接了一個(gè)負(fù)載電阻RL然后直接接地，同時(shí)取消了T2管的接線端，具體電路如圖3（b）所示。單端輸入的差分放大電路僅僅只有一個(gè)輸入，另外一個(gè)輸入口直接接地，具體電路如圖3（b）所示。

此時(shí)電路不再對(duì)稱，靜態(tài)工作點(diǎn)和其他動(dòng)態(tài)參數(shù)也發(fā)生了改變，同時(shí)由于差分放大電路的放大能力只和輸出形式有關(guān)，因此可將電路分成單端輸出和雙端輸出兩大類進(jìn)行分析。

當(dāng)今世界之所以能稱之為智能化的時(shí)代，是由于各種智能化的設(shè)備得到了普及，而這些智能化設(shè)備之所以能夠智能化，離不開功能各異的各種傳感器，而這些傳感器所采集到的電信號(hào)一般都很微弱，同時(shí)這些微弱的電信號(hào)往往都是低頻信號(hào)，所以對(duì)這些信號(hào)進(jìn)行放大處理時(shí)，需要采用直接耦合放大電路進(jìn)行放大，所謂直接耦合放大器就是各級(jí)放大器的級(jí)聯(lián)是靠導(dǎo)線直接連接，因此直接耦合連接方式有很好的低頻特性同時(shí)又很容易做成集成電路。

直接耦合放大電路雖然有以上幾大優(yōu)勢(shì)，但普通的直接耦合放大電路存在零點(diǎn)漂移現(xiàn)象，所謂“零點(diǎn)漂移”，就是當(dāng)輸入信號(hào)為零時(shí)而輸出信號(hào)不為零。差分放大電路是一種直接耦合放大電路，差分電路本身具有良好的電氣對(duì)稱性，使其對(duì)共模信號(hào)有良好的抑制作用，所以能有效地抑制零點(diǎn)漂移現(xiàn)象的發(fā)生。

差分放大電路具有電路對(duì)稱性的特點(diǎn)，此特點(diǎn)可以起到穩(wěn)定工作點(diǎn)的作用，被廣泛用于直接耦合電路和測(cè)量電路的輸入級(jí)。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析繁瑣，特別是其對(duì)差模輸入和共模輸入信號(hào)有不同的分析方法，難以理解，易于混淆，是模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程的難點(diǎn)與重點(diǎn)。

差分放大電路有差模和共模兩種基本輸入信號(hào)，由于其電路的對(duì)稱性，當(dāng)兩輸入端所接信號(hào)大小相等、極性相反時(shí)，稱為差模輸入信號(hào)；當(dāng)兩輸入端所接信號(hào)大小相等、極性相同時(shí)，稱為共模信號(hào)。通常我們將要放大的信號(hào)作為差模信號(hào)進(jìn)行輸入，而將由溫度等環(huán)境因素對(duì)電路產(chǎn)生的影響作為共模信號(hào)進(jìn)行輸入，因此我們最終的目的，是要放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)。

模擬電子技術(shù)中常使用的模擬量在經(jīng)過傳感器之后轉(zhuǎn)換的電信號(hào)都比較微弱，為了能更好的測(cè)量這些微弱信號(hào)，一般都會(huì)對(duì)其進(jìn)行放大處理。但是對(duì)于模擬量轉(zhuǎn)換的電量為變化緩慢的非周期性信號(hào)時(shí)，例如溫度、流量、液面等模擬量，對(duì)于這種信號(hào)一般采取通過直接耦合放大電路放大后再驅(qū)動(dòng)負(fù)載，但是直接耦合放大電路會(huì)有零點(diǎn)漂移現(xiàn)象（輸入電壓為零而輸出電壓的變化不為零），為了抑制零點(diǎn)漂移一般采用特性相同的晶體管（版圖尺寸相同），這樣的電路稱為差分放大電路。

差分放大電路是直接耦合放大電路的基本組成單元，該電路對(duì)于不同的輸入信號(hào)有不同的作用，對(duì)于共模信號(hào)起到很強(qiáng)的抑制作用，而對(duì)差模信號(hào)起到放大作用，并且電路的放大能力與輸出方式有關(guān)。

差分放大電路利用電路參數(shù)的對(duì)稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔茫行У胤€(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，以放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)為顯著特征，廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測(cè)量電路的輸入級(jí)。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析繁瑣，特別是其對(duì)差模輸入和共模輸入信號(hào)有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術(shù)中的難點(diǎn)。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(fù)反饋的形式分：有典型電路和射極帶恒流源的電路兩種。

前言

第一章 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)及課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)

第一節(jié) 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的目的和意義

第二節(jié) 電子技術(shù)實(shí)驗(yàn)的基本要求

第三節(jié) 電子技術(shù)課程設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)知識(shí)

第四節(jié) 常用電量的測(cè)量方法

第二章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一 常用電子儀器的使用

實(shí)驗(yàn)二 常用電子元器件的測(cè)量

實(shí)驗(yàn)三 單管共射放大電路

實(shí)驗(yàn)四 長(zhǎng)尾式差分放大電路

實(shí)驗(yàn)五 恒流源式差分放大電路

實(shí)驗(yàn)六 負(fù)反饋放大電路

實(shí)驗(yàn)七 集成運(yùn)算放大器的參數(shù)測(cè)試

實(shí)驗(yàn)八 運(yùn)算放大器組成的基本運(yùn)算電路設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)九 運(yùn)算放大器的應(yīng)用電路

實(shí)驗(yàn)十 有源濾波器

實(shí)驗(yàn)十一 直流電源

第三章 模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

第一節(jié) 模擬電路的設(shè)計(jì)方法

第二節(jié) 設(shè)計(jì)舉例

第三節(jié) 設(shè)計(jì)題目及要求

第四章 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)一 TTL與非門主要參數(shù)的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)二 基本門電路邏輯功能的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)三 示波器的使用及門電路測(cè)試

實(shí)驗(yàn)四 組合邏輯電路測(cè)試

實(shí)驗(yàn)五 組合邏輯電路設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)六 觸發(fā)器邏輯功能的測(cè)試

實(shí)驗(yàn)七 時(shí)序邏輯電路

實(shí)驗(yàn)八 計(jì)數(shù)、譯碼與顯示電路

實(shí)驗(yàn)九 集成同步計(jì)數(shù)器的應(yīng)用電路設(shè)計(jì)

實(shí)驗(yàn)十 移位寄存器及其應(yīng)用

實(shí)驗(yàn)十一 555定時(shí)器的應(yīng)用

第五章 數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)

第一節(jié) 數(shù)字電路的設(shè)計(jì)方法

第二節(jié) 設(shè)計(jì)舉例

第三節(jié) 設(shè)計(jì)題目要求

第六章 常用實(shí)驗(yàn)儀器

第一節(jié) 直流穩(wěn)壓電源

第二節(jié) 信號(hào)發(fā)生器

第三節(jié) 電子電壓表

第四節(jié) 示波器

第五節(jié) XST-8型電子技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)裝置

第六節(jié) 晶體管特性圖示儀

附錄

附錄A 常用電子元件的基礎(chǔ)知識(shí)

附錄B 常用半導(dǎo)體器件的識(shí)別及型號(hào)命名法

附錄C 常用集成電路的型號(hào)命名法及引腳排 列圖2100433B