差分放大器的優(yōu)缺點(diǎn)及使用方法
時(shí)間:2020-08-17 來源:fzflxx.com 作者: 我要糾錯(cuò)
差分放大器的特點(diǎn)是放大差模電壓抑制共模電壓。能把兩個(gè)輸入電壓的差值加以放大的電路,也稱差動(dòng)放大器。這是一種零點(diǎn)漂移很小的直接耦合放大器,常用于直流放大。它可以是平衡輸入和輸出,也可以是單端(非平衡)輸入和輸出,常用來實(shí)現(xiàn)平衡與不平衡電路的相互轉(zhuǎn)換,是各種集成電路的一種基本單元。
由兩個(gè)參數(shù)特性相同的晶體管用直接耦合方式構(gòu)成的放大器。若兩個(gè)輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號時(shí),輸出為零,從而克服零點(diǎn)漂移。適于作直流放大器。差分放大器是一種將兩個(gè)輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器,有時(shí)簡稱為"差放"。差分放大器通常被用作功率放大器(簡稱"功放")和發(fā)射極耦合邏輯電路的輸入級。
差分放大器的優(yōu)缺點(diǎn)及作用
差分放大器的優(yōu)點(diǎn)
差分放大器利用電路參數(shù)的對稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔,有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),以放大差模信號抑制共模信號為顯著特征,廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大器結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)中的難點(diǎn)。差分放大器: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。
。╝)射極偏置差放(b)電流源偏置差放
差放有兩個(gè)輸入端子和兩個(gè)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(shí),信號同時(shí)加到兩輸入端;單端輸入時(shí),信號加到一個(gè)輸入端與地之間,另一個(gè)輸入端接地。雙端輸出時(shí),信號取于兩輸出端之間;單端輸出時(shí),信號取于一個(gè)輸出端到地之間。因此,差分放大器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(yīng)用方式。上面兩個(gè)電路均為雙端輸入雙端輸出方式。
。╝)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(shí)際上就是在工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中植入的射極電阻,只是此處將兩個(gè)電阻的射極電阻合并成一個(gè)Re,所以經(jīng)它的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),對零漂做進(jìn)一步的抑制。電阻Re常用等效內(nèi)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(fù)電源-一文看懂差分放大器的接法大全用來補(bǔ)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+一文看懂差分放大器的接法大全,并可擴(kuò)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。
差分放大器的作用
差分放大器也叫差動(dòng)放大器是一種將兩個(gè)輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器,有時(shí)簡稱為差放。差分放大器通常被用作功率放大器(簡稱功放)和發(fā)射極耦合邏輯電路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的輸入級。如果Q1 Q2的特性很相似,則Va,Vb將同樣變化。例如,Va變化+1V,Vb也變化+1V,因?yàn)檩敵鲭妷篤OUT=Va-Vb=0V,即Va的變化與Vb的變化相互抵消。這就是差動(dòng)放大器可以作直流信號放大的原因。 若差放的兩個(gè)輸入為 ,則它的輸出Vout為: 其中Ad是差模增益 (differential-mode gain),Ac什模增益 (common-mode gain)。 因此為了提高信/噪比,應(yīng)提高差動(dòng)放大倍數(shù),降低共模放大倍數(shù)。二者之比稱做共模仰制比(CMRR, common-mode rejecTIon raTIo)。共模放大倍數(shù)AC可用下式求出: Ac=2Rl/2Re 通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejecTIon raTIo) 衡量差分放大器消除共模信號的能力: 由上式可知,當(dāng)共模增益Ac0時(shí),CMRR。Re越大,Ac就越低,因此共模抑制比也就越大。
差分放大器的特點(diǎn)
差分放大器也叫差動(dòng)放大器是一種將兩個(gè)輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器,有時(shí)簡稱為差放。
。1)對單電源供電的放大器電路,其輸出端(即Q1\Q2的C極)靜態(tài)工作點(diǎn)為1/2Vcc最為適宜,能保障其最大動(dòng)態(tài)輸出范圍。只要RC1、RB1等偏置元件取值合適,則可使UC1、UC2的靜態(tài)電壓為2.5V,即靜態(tài)差分輸出電壓2.5V-2.5V=0V;
。2)電路設(shè)計(jì)盡可能使Q1、Q2的靜態(tài)工作參數(shù)一致,二者構(gòu)成"鏡像"電路,RE為電流負(fù)反饋電阻,其直流電阻小,動(dòng)態(tài)電阻極大(流過的電流近乎恒定),以提升電路的差分性能。
。3)當(dāng)IN+=IN-時(shí),或者二者信號電壓同步升降時(shí),OUT+、OUT-端電壓也在同步升降,且升、降幅度相等,其輸差分輸出值仍會為0V。如二路輸入信號在靜態(tài)基礎(chǔ)上產(chǎn)生了Q1、Q2基極電流的同樣增量,則集電極電壓會產(chǎn)生下降,如由2.5V降低為1.5V時(shí),則UC1-UC2=1.5V-1.5V=0V,這說明電路對共模輸入信號不予理會,具備優(yōu)良的抗干擾性能。
眾所周知,RS485通訊電路,就是利用差分總線傳輸方式,產(chǎn)生了強(qiáng)有力的抗干擾效果。
(4)當(dāng)IN+、IN-輸入信號在靜態(tài)基礎(chǔ)上有相對變化,即IN+-IN-≠0時(shí),如IN+輸入電壓往正方向變化時(shí),OUT-會往負(fù)方向變化(同時(shí)OUT+會往正方向變化),使得兩個(gè)輸出端反向偏離2.5V產(chǎn)生了信號輸出。當(dāng)OUT-為1.5V,OUT+為3.5V時(shí),此時(shí)使產(chǎn)生了2V的信號電壓輸出。
更多差分放大器內(nèi)容,請?jiān)L問RS歐時(shí)電子。
由兩個(gè)參數(shù)特性相同的晶體管用直接耦合方式構(gòu)成的放大器。若兩個(gè)輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號時(shí),輸出為零,從而克服零點(diǎn)漂移。適于作直流放大器。差分放大器是一種將兩個(gè)輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器,有時(shí)簡稱為"差放"。差分放大器通常被用作功率放大器(簡稱"功放")和發(fā)射極耦合邏輯電路的輸入級。
差分放大器的優(yōu)缺點(diǎn)及作用
差分放大器的優(yōu)點(diǎn)
差分放大器利用電路參數(shù)的對稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔,有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),以放大差模信號抑制共模信號為顯著特征,廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大器結(jié)構(gòu)復(fù)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(shù)中的難點(diǎn)。差分放大器: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。
。╝)射極偏置差放(b)電流源偏置差放
差放有兩個(gè)輸入端子和兩個(gè)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(shí),信號同時(shí)加到兩輸入端;單端輸入時(shí),信號加到一個(gè)輸入端與地之間,另一個(gè)輸入端接地。雙端輸出時(shí),信號取于兩輸出端之間;單端輸出時(shí),信號取于一個(gè)輸出端到地之間。因此,差分放大器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(yīng)用方式。上面兩個(gè)電路均為雙端輸入雙端輸出方式。
。╝)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(shí)際上就是在工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中植入的射極電阻,只是此處將兩個(gè)電阻的射極電阻合并成一個(gè)Re,所以經(jīng)它的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),對零漂做進(jìn)一步的抑制。電阻Re常用等效內(nèi)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(fù)電源-一文看懂差分放大器的接法大全用來補(bǔ)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+一文看懂差分放大器的接法大全,并可擴(kuò)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。
差分放大器的作用
差分放大器也叫差動(dòng)放大器是一種將兩個(gè)輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器,有時(shí)簡稱為差放。差分放大器通常被用作功率放大器(簡稱功放)和發(fā)射極耦合邏輯電路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的輸入級。如果Q1 Q2的特性很相似,則Va,Vb將同樣變化。例如,Va變化+1V,Vb也變化+1V,因?yàn)檩敵鲭妷篤OUT=Va-Vb=0V,即Va的變化與Vb的變化相互抵消。這就是差動(dòng)放大器可以作直流信號放大的原因。 若差放的兩個(gè)輸入為 ,則它的輸出Vout為: 其中Ad是差模增益 (differential-mode gain),Ac什模增益 (common-mode gain)。 因此為了提高信/噪比,應(yīng)提高差動(dòng)放大倍數(shù),降低共模放大倍數(shù)。二者之比稱做共模仰制比(CMRR, common-mode rejecTIon raTIo)。共模放大倍數(shù)AC可用下式求出: Ac=2Rl/2Re 通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejecTIon raTIo) 衡量差分放大器消除共模信號的能力: 由上式可知,當(dāng)共模增益Ac0時(shí),CMRR。Re越大,Ac就越低,因此共模抑制比也就越大。
差分放大器的特點(diǎn)
差分放大器也叫差動(dòng)放大器是一種將兩個(gè)輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器,有時(shí)簡稱為差放。
。1)對單電源供電的放大器電路,其輸出端(即Q1\Q2的C極)靜態(tài)工作點(diǎn)為1/2Vcc最為適宜,能保障其最大動(dòng)態(tài)輸出范圍。只要RC1、RB1等偏置元件取值合適,則可使UC1、UC2的靜態(tài)電壓為2.5V,即靜態(tài)差分輸出電壓2.5V-2.5V=0V;
。2)電路設(shè)計(jì)盡可能使Q1、Q2的靜態(tài)工作參數(shù)一致,二者構(gòu)成"鏡像"電路,RE為電流負(fù)反饋電阻,其直流電阻小,動(dòng)態(tài)電阻極大(流過的電流近乎恒定),以提升電路的差分性能。
。3)當(dāng)IN+=IN-時(shí),或者二者信號電壓同步升降時(shí),OUT+、OUT-端電壓也在同步升降,且升、降幅度相等,其輸差分輸出值仍會為0V。如二路輸入信號在靜態(tài)基礎(chǔ)上產(chǎn)生了Q1、Q2基極電流的同樣增量,則集電極電壓會產(chǎn)生下降,如由2.5V降低為1.5V時(shí),則UC1-UC2=1.5V-1.5V=0V,這說明電路對共模輸入信號不予理會,具備優(yōu)良的抗干擾性能。
眾所周知,RS485通訊電路,就是利用差分總線傳輸方式,產(chǎn)生了強(qiáng)有力的抗干擾效果。
(4)當(dāng)IN+、IN-輸入信號在靜態(tài)基礎(chǔ)上有相對變化,即IN+-IN-≠0時(shí),如IN+輸入電壓往正方向變化時(shí),OUT-會往負(fù)方向變化(同時(shí)OUT+會往正方向變化),使得兩個(gè)輸出端反向偏離2.5V產(chǎn)生了信號輸出。當(dāng)OUT-為1.5V,OUT+為3.5V時(shí),此時(shí)使產(chǎn)生了2V的信號電壓輸出。
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