1.基本差分放大电路
1) 电路组成
基本差分放大电路组成如图3.11 所示。
图3.11 基本差分放大电路组成
2) 电路特点
电路左右对称,VT1、VT2 特性和参数相同,对应电阻数值相等。 VCC给电路提供合适的静态工作点。 由图3.11 知,两管Q 相同。 输入信号ui1、ui2分别从VT1、VT2 基极输入(为双端输入),输出信号从VT1、VT2 集电极取出(为双端输出),所以,uo =uC1 -uC2。
在静态时,输入信号等于零,因电路对称,所以VT1、VT2的Q1、Q2相同。 即: 当ui1 =ui2 =0 时,IC1 =IC2,UC1 =UC2,则uo =uC1 -uC2 =0。
当温度变化时,ΔuC1 =ΔuC2,uo =(uC1 +ΔuC1) -(uC2 +ΔuC2) =0 (抑制了零点漂移)。
以上的基本差分放大电路是不可能作为实用电路的,因为: ①电路要做到完全对称是十分困难的,或者说是不可能的,既然电路不可能完全对称,则两管输出端的零点漂移就不能有效地被抵消; ②若电路为单端输出时,输出端的零点漂移就无法被抑制,所以必须要改进电路。
2.典型差分放大电路(也称长尾式差分放大电路)
上面分析的基本差分放大电路之所以能抑制零点漂移,是由于电路的对称性。 众所周知,实际上完全对称的理想情况并不存在,所以单靠提高电路的对称性来抑制零点漂移是有限度的,还必须从改进电路着手,减少每只三极管本身的零点漂移。
1) 电路组成
典型差分放大电路组成如图3.12 所示。
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图3.12 典型差分放大电路(长尾式差分放大电路) 组成
2) 电路特点
在电路两端对称的基础上,加入射极电阻RE,加入负电源VEE,采用正负双电源供电,加入调零电位器RP,且为双端输入、双端输出的方式。
3) 所加入元件的作用
(1) 电位器RP。 称为调零电位器,是调节电路平衡用的。 因为电路不会完全对称,在晶体管VT1、VT2 的发射极电路中接入电位器RP,这样在放大电路静态工作的条件下,先调节RP,使UC1 =UC2,输出电压uo =0。 因RP阻值很小,仅为数十欧至一二百欧,对电路的动态影响不大,所以在后面的电路分析中就暂且将RP忽略不提。
(2) 负电源VEE。 为VT1、VT2 提供静态基极电流,设置静态工作点。 静态基极电流流通路径是: VEE正极→地→晶体管基极输入端(静态时输入信号ui1 =ui2 =0,两输入端与地之间短路) →电阻RB1→晶体管发射结→发射极公共电阻RE→VEE负极。 有了负电源VEE,则可以相应取消左右两边的RB1、RB2这4 个电阻。 所得电路将是着重分析的电路。
(3) 电阻RE。 发射极公共电阻,引入直流电流负反馈(负反馈的内容将在第4 章详细讲解),阻值比较大。
4) 抑制零点漂移的原理
(1) 依靠电路的对称性抑制零漂。
由典型差放的直流通路可知,VT1、VT2 放大电路静态工作点相同,IC1 =IC2,UC1 =UC2,输出uo =UC1 -UC2 =0。
当温度变化时,IC1、IC2和UC1、UC2相同变化,且变化量相等,保持uo =UC1 -UC2 =0。例如,当温度T 升高时,IC1 和IC2 同时增大,UC1 和UC2 同时减小,二者变化量相等,保持uo =UC1 -UC2 =0。
由于电路的对称性,采用双端输出方式,使每个管子存在的零漂电压在输出端相互抵消。
由于温度变化使两管产生的零点漂移变化总是同方向的,且变化量相等,只要采用双端输出方式,两者总会在输出端抵消,这是由差分放大电路结构的对称性决定的。 当然,实际中,差分放大电路不可能做到完全对称,则零点漂移的抑制除了依靠对称性外,还有调零电位器RP的补偿作用。
(2) 发射极公共电阻RE的负反馈作用。
引入直流负反馈,稳定静态工作点。 抑制每个管子的零漂,在各种输入输出情况下都起作用。 RE阻值大些,抑制零漂效果更好。
T↑→IC1、IC2↑→IE↑=IE1 +IE2→UE↑=IERE +( -VEE)→UBE1、UBE2↓→IB1、IB2 ↓→IC1、IC2↓。
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