差动放大电路的基础知识

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：共模信号及共模电压的放大倍数Auc共模信号是在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。解决零漂最有效的措施就是采用差动放大电路。

1.概述

基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大，这就是差动放大电路。

基本电路图如图4-1所示。

图4-1 基本电路图

3.差动放大电路的工作原理

差动放大电路对电路的要求是：两个电路参数完全对称，两个管子的温度特性也完全对称。

它的工作原理是：当输入信号Ui=U1-U2=0时，则两管的电流相等，两管的集电极电位也相等，所以输出电压Uo=Uo1-Uo2=0。温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降，由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。

对于任意输入信号U1、U2，总可以表示成一对大小相等方向相同的信号（共模信号Auc）和一对大小相等方向相反的信号（差模信号Aud），放大器的最终输出可以看成这两种信号输出的叠加。

（1）共模信号及共模电压的放大倍数Auc

共模信号是在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。共模信号对两管的作用是同向的，将引起两管电流同量的增加，集电极电位也同量减小，因此两管集电极输出电压Uo应为零。但实际上，由于无法精确保证管子参数的对称性，共模输出并不为0。

（2）差模信号及差模电压放大倍数Aud

差模信号是在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。

由于差模信号的极性相反，因此T1管集电极电压下降，T2管的集电极电压上升，且二者的变化量的绝对值相等，分析不难得到，差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。

可见，差动放大电路对差模信号有放大作用，对共模信号有抑制作用，往往用差模放大的倍数与共模放大的倍数之比（共模抑制比）来衡量一个差动放大电路的对称特性，这个值越大，差放的性能就越高。

4.差动放大电路的应用

基本放大电路存在零漂问题，管子没有采取消除零漂的措施，会使电路失去放大能力。零点漂移可描述为：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。它又被简称为零漂。

零点漂移是怎样形成的：运算放大器均是采用直接耦合的方式，直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时，输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。

产生零漂的原因是，晶体管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施就是采用差动放大电路。差放增益与单管放大一致，但通过比单管放大电路多一倍的元件为代价，换来了良好的温度稳定性。

因此，差动放大器在运放电路、仪表放大器和其他集成元件中获得了广泛的应用。