模拟威廉希尔官方网站网络课件第二十六节:差分式放大威廉希尔官方网站

电子工程师 2009-09-17 1875

电子常识

2647人已加入

描述

模拟威廉希尔官方网站网络课件第二十六节:差分式放大威廉希尔官方网站

6.2 差分式放大威廉希尔官方网站

一、直接耦合多级放大威廉希尔官方网站的零点漂移

多级放大威廉希尔官方网站的耦合方式

为了获得足够高的增益或满足输入电阻、输出电阻的特殊要求，实用的放大威廉希尔官方网站通常由几级基本放大单元级联而成，构成多级放大威廉希尔官方网站。各级之间的连接方式称为耦合方式。常用的耦合方式有阻容耦合、变压器耦合、直接耦合三种。

模拟威廉希尔官方网站

直接耦合多级放大威廉希尔官方网站的特点

直接耦合也称为直流耦合。其优缺点如下：

优点：

（1）信号传输通路没有电抗元件，可以放大直流及缓慢变化的信号；

（2）体积小，便于集成

缺点：

（1）各级之间静态工作点相互影响

（2）存在较严重的零点漂移问题

图1是一个3级直接耦合放大威廉希尔官方网站。根据各级输入输出所处的电极，可以判断出第一、二级是共发射极组态，第三级是共集电极组态。

零点漂移

如果将直接耦合放大威廉希尔官方网站的输入端短路，其输出端应有一固定的直流电压，即静态输出电压。但实际上输出电压将随着时间的推移，偏离初始值而缓慢地随机波动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。零漂实际上就是静态工作点的漂移。

零漂产生的主要原因

（1）温度的变化。由温度对放大威廉希尔官方网站工作点影响一节我们知道，温度的变化最终都将导致BJT的集电极电流IC的变化，从而使静态工作点发生变化，使输出产生漂移。因此，零漂有时也称为温漂。

（2）电源电压波动。电源电压的波动，也将引起静态工作点的波动，而产生零点漂移。

分析零点漂移应注意的几个问题

（1）只有在直接耦合放大威廉希尔官方网站中，前级的零点漂移才能被逐级放大，并最终传送出。

（2）第一级的漂移影响最大，对放大威廉希尔官方网站的总漂移起着决定性作用。

（3）当漂移电压的大小可以与有效信号电压相比时，将“淹没”有效信号。严重时甚至使后级放大威廉希尔官方网站进入饱和或截止状态，而无法正常工作。

抑制零点漂移一般措施

（1）用非线性元件进行温度补偿；

（2）采用调制解调方式。如“斩波稳零放大器”；

（3）采用差分式放大威廉希尔官方网站。

目前，第三种方式以其简单，经济，抑制零漂能力强等特点而广泛采用。本章只介绍该方式抑制零漂的原理。

二、差模信号与共模信号

根据第1章知识我们知道，放大威廉希尔官方网站是一个双口网络，每个端口有两个端子，其端口结构示意图如图1所示。当两个输入端子的输入信号分别为vi1和vi2时，两信号的差值称为差模信号，而两信号的算术平均值称为共模信号，即

模拟威廉希尔官方网站

差模信号模拟威廉希尔官方网站

共模信号模拟威廉希尔官方网站

根据以上两式可以得到

模拟威廉希尔官方网站

可以看出，两个输入端的信号均可分解为差模信号和共模信号两部分。

两种信号的特点

差模分量：大小相等，相位相反

共模分量：大小相等，相位相同

差模电压增益模拟威廉希尔官方网站共模电压增益

总输出电压模拟威廉希尔官方网站

其中，模拟威廉希尔官方网站表示由差模信号产生的输出

模拟威廉希尔官方网站表示由共模信号产生的输出

共模抑制比模拟威廉希尔官方网站

共模抑制比是衡量放大威廉希尔官方网站抑制零点漂移能力的重要指标。

三、差分放大威廉希尔官方网站的结构

四、差分放大威廉希尔官方网站的静态分析

五、抑制零漂的原理

双端输出时

模拟威廉希尔官方网站

在图1差分式放大威廉希尔官方网站中

温度变化

®两管集电极电流以及相应的

集电极电压相同的变化

®在威廉希尔官方网站完全对称的情况下，双端输出

（两集电极间）的电压可以始终保持为零

®抑制了零点漂移图1

尽管在实际情况下，要做到两管威廉希尔官方网站完全对称是比较困难的，但输出漂移电压仍将大大减小。

单端输出时

抑制零点漂移的作用也可以从另一方面来理解。由BJT的工作特性我们知道，温度升高时，集电极电流会增加。由于威廉希尔官方网站中Re的存在，将对威廉希尔官方网站产生如下影响：

模拟威廉希尔官方网站

以上过程类似于分压式射极偏置威廉希尔官方网站的温度稳定过程。所以，即使威廉希尔官方网站处于单端输出方式时，仍有较强的抑制零漂能力。但由于Re上流过两倍的集电极变化电流，其稳定能力比射极偏置威廉希尔官方网站更强。

关键

模拟威廉希尔官方网站

Re越大，抑制零漂能力越强。图2中发射极采用电流源威廉希尔官方网站，其等效电阻更大，所以有更强的抑制零漂能力。

由于温度变化或电源电压波动，会对两管集电极电流产生相同的影响，其效果相当于在两个输入端加入了共模信号。因此，当提高威廉希尔官方网站的共模抑制比时，也就提高了抑制零漂的能力。

六、差分放大威廉希尔官方网站的差模动态指标

七、共模动态指标与共模抑制比

八、差分放大威廉希尔官方网站的不同接法的性能比较

差分式放大威廉希尔官方网站几种接法的性能指标比较

九、FET差分放大威廉希尔官方网站

FET差分式放大威廉希尔官方网站的特点

输入阻抗高，输入偏置电流很小。

JFET构成的差分式放大威廉希尔官方网站：输入电阻可达1012W，输入偏置电流约为100pA数量级；

MOSFET差分式放大威廉希尔官方网站：输入电阻则可达1015W，输入偏置电流在10pA以下。

FET差分式放大威廉希尔官方网站的分析

FET差分式放大威廉希尔官方网站的威廉希尔官方网站结构、工作原理和分析方法与BJT差分式放大威廉希尔官方网站基本相同，并具有相同的威廉希尔官方网站特点，只不过是用FET的小信号模型来分析计算而已。

模拟威廉希尔官方网站

图1所示为带恒流源的JFET差分式放大威廉希尔官方网站。其中JFET T1、T2是差分对管，BJT T3、T4及R1、R2、R3组成恒流源威廉希尔官方网站，用于抑制共模信号。威廉希尔官方网站的动态指标计算类似于场效应管单极共源放大威廉希尔官方网站。由于该威廉希尔官方网站是单入-单出差分式放大威廉希尔官方网站，所以，其差模电压增益为

模拟威廉希尔官方网站