教你輕松掌握差分放大電路

電子產(chǎn)品世界

2021年8月6日 09:59

要想掌握差分放大電路，首先就要知道什么是差分放大電路以及它的作用。差分放大電路是模擬集成運(yùn)算放大器輸入級(jí)所采用的的電路形式，差分放大電路是由對(duì)稱的兩個(gè)基本放大電路，通過(guò)射極公共電阻耦合構(gòu)成的，對(duì)稱的意思就是說(shuō)兩個(gè)三極管的特性都是一致的，電路參數(shù)一致，同時(shí)具有兩個(gè)輸入信號(hào)。

它的作用是能夠有效穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，同時(shí)具有抑制共模信號(hào)，放大差模信號(hào)等顯著特點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測(cè)量電路輸入端。

差模放大電路特點(diǎn)

電路兩邊對(duì)稱
兩個(gè)管子公用發(fā)射機(jī)電阻Re
具有兩個(gè)信號(hào)輸入端
信號(hào)既可以雙端輸出，也可以單端輸出

共模信號(hào)：大小幅度相等極性相同的輸入信號(hào)

差模信號(hào)：大小幅度相等極性相反的輸入信號(hào)

差分放大電路具有抑制零漂移穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，和抑制共模信號(hào)等作用，接下來(lái)一一分析。

首先我們的電路的工作環(huán)境溫度并不是一成不變的，也就是說(shuō)是時(shí)刻變化著的，還有直流電源的波動(dòng)，元器件老化，特性發(fā)生變化都會(huì)引起零漂和靜態(tài)工作點(diǎn)變化。

通常在阻容耦合放大電路中，前一級(jí)的輸出的變化的漂移電壓都落在耦合電容上，不會(huì)傳入下一級(jí)放大電路。

但在直接耦合放大電路中，這種漂移電壓和有用的信號(hào)一起送到下一級(jí)被放大，導(dǎo)致電路不能正常工作，所以要采取措施，抑制溫度漂移，雖然耦合電容可以隔離上一級(jí)溫漂電壓，但是很多時(shí)候我們要接受處理的是很多微弱的、變化緩慢的弱信號(hào)，這類信號(hào)不足以驅(qū)動(dòng)負(fù)載，必須經(jīng)過(guò)放大。又不能通過(guò)耦合電容傳遞，所以必須通過(guò)直接耦合放大電路，那么直接耦合典型電路：就是差分放大電路。

通常克服溫漂的方法是引入直流負(fù)反饋，或者溫度補(bǔ)償。

接下來(lái)談?wù)勚苯玉詈想娐分校罘址糯箅娐啡绾我种屏闫妷悍€(wěn)定工作點(diǎn)，和抑制共模信號(hào)，并放大差分信號(hào)的。

抑制零漂的原理

下面以電路雙端輸出為例:

首先T1和T2特性相同，電路兩邊對(duì)稱，在輸入電壓Vi1=Vi2=0V當(dāng)溫度T一定時(shí)，流過(guò)T1的電極電流與流過(guò)T2集電極的電流一致即ic1=ic2，那么T1和T2上兩個(gè)集電極電阻的壓降是相等的所以Uo1=Uo2那么輸出電壓Uo就等于零即Uo1-Uo2=Uo=0所以這個(gè)電路可以抑制零漂的。

那么當(dāng)溫度增加△T的時(shí)候還能抑制零漂嗎？答案是能，因?yàn)閮蛇厡?duì)稱性能是一樣的它們工作在統(tǒng)一環(huán)境下，當(dāng)溫度上升△T時(shí)，流過(guò)兩個(gè)管子集電極的電流也是相等的,即（ic1+△ic1）=（ic2+△ic1）那么加在兩個(gè)集電極的電壓也是相同的，所以輸出電壓Uo任然為0。所以在雙端輸出的情況下，零漂為0。

那么在單端輸出的時(shí)候還可以抑制零漂嗎? 當(dāng)然可以，在單端輸出時(shí)可以取值Uo1或者Uo2，這里以Uo1輸出為例，因?yàn)樯錁O電阻Re的負(fù)反饋?zhàn)饔茫⑶襌e是T1和T2射極的共用電阻所以流過(guò)Re的電流是2倍的ie所以負(fù)反饋?zhàn)饔酶茫钥梢苑€(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，抑制零漂。

共模信號(hào)：當(dāng)Vi1與Vi2大小相等，極性相同的輸入信號(hào)時(shí)，共模信號(hào)的作用，對(duì)兩管的作用是同向的，將引起兩管電流同量的增加，集電極電位也同量的減小，因此兩管集電極輸出共模電壓Uo=Uo1-Uo2=0，差分放大電路對(duì)共模信號(hào)有很好的抑制作用。

差模信號(hào)：當(dāng)Vi1與Vi2大小相等，極性相反的輸入信號(hào)時(shí)，由于信號(hào)的極性相反，因此T1管集電極電流增大而T2管集電極電流減小，且增大量和減小量相等。另外由于輸入差模信號(hào)，兩管輸出端電位變化時(shí)，一端上升，另一端降低，且升高量等于降低量,所以差分電路對(duì)輸入信號(hào)電壓的差值是有用的，因此電路被稱為差分放大電路。