差动放大电路的优化设计

1.零漂现象

实验研究发现，直接耦合的多级放大电路，当输入信号为零时，输出信号电压并不为零，而且这个不为零的电压会随时间作缓慢的、无规则的、持续的变动，这种现象称为零点漂移，简称零漂。

图2.23　交越失真原理

零漂现象是如何产生的呢？

直接耦合的多级放大电路，其静态工作点相互影响，当温度、电源电压、晶体管内部的杂散参数等变化时，虽然输入为零，但第一级的零漂经第二级放大，再传给第三级，依次传递的结果使外界参数的微小变化，在输出级产生很大的变化。其中温度的影响最大，所以有时把零漂也叫温漂。

由此可知，晶体管参数受温度的影响就是产生零漂的根本和直接原因。解决零漂最有效的措施是采用差动放大电路。

2.差动放大电路

差动放大电路也称差分放大电路，图2.24所示是就是对零漂具有很强抑制能力的差动放大电路。

图2.24　基本差动放大电路(www.xing528.com)

差动放大电路由两个对称的共射极基本放大电路组成：其中，VT1、VT2是两个特性完全相同的晶体管，两个基极信号电压ui1、ui2大小相等、相位相反。差动放大电路的这种双端输入方式称为差模输入方式，所加信号称为差模信号，差模信号是放大电路中需要传输和放大的有用信号，用uid表示，数值上等于两管输入信号的差值，即

温度变化、电源电压波动等引起的零点漂移折合到放大电路输入端的漂移电压，相当于输入端加了 “共模信号”，外界电磁干扰对放大电路的影响也相当于输入端加了“共模信号”。可见，共模信号对放大电路是一种干扰信号，因此，放大电路对共模信号不仅不应放大，反而应当具有较强的抑制能力。

对于图2.24所示的基本差动放大电路，当温度变化时，因两管电流变化规律相同，两管集电极电压漂移量也完全相同，从而使双端输出电压始终为零。也就是说，依靠电路的完全对称性，使两管的零点漂移在输出端相互抵消，因此，零点漂移被抑制。

差动放大电路的公共发射极电阻Re是保证静态工作点稳定的关键元件。当温度T升高时，两个管子的发射极电流IE1和IE2、集电极电流IC1和IC2均增大，由于两管基极电位VB1和VB2均保持不变，两管的发射极电位VE升高，引起两管的发射结电压UBE1和UBE2降低，两管的基极电流IB1和IB2随之减小，所以IC2下降。显然上述过程类似于分压式射极偏置电路的温度稳定过程。显然，Re的存在使IC得到了稳定。

差动放大电路在双端输出的情况下，两管的输出会稳定在静态值，从而有效地抑制了零点漂移。Re数值越大，抑制零漂的作用越强。即使电路处于单端输出方式时，电路仍有较强的抑制零漂能力。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电路更强。此外，采用双电源供电，可以使VB1=VB2≈0，从而使电路既能适应正极性输入信号，也能适应负极性输入信号，扩大了应用范围。

本节重要知识点学习检测

1.功放和普通放大电路相比，有何不同？对功放电路有哪些特殊的技术要求？2.何谓交越失真？采取什么方法可以消除交越失真？

3.什么是零漂现象？零漂是如何产生的？采用什么方法可以抑制零漂？

4.何谓差模信号？何谓共模信号？