差分放大电路的零点漂移消除与稳定措施

差分放大电路

零点漂移，简称为零漂，就是当输入信号为零时，输出信号不为零。产生零漂的原因有很多，如温度变化、电源电压波动、晶体管参数变化等，其中温度变化是主要的，因此零漂也称为温漂。差分放大电路可以有效地消除零点漂移现象。

1.基本差分放大电路

图3-1所示为基本差分放大器，它由两个完全对称的共射电路组成，由于两个三极管VT1、VT2的特性参数（βUBErbe）完全一样，外接电阻也完全对称相等，两边各元件的温度特性也都一样，因此两边电路是完全对称的。输入信号从两管的基极输入，输出信号则从两管的集电极之间输出。静态时，输入信号为零，即IBQ1＝IBQ2，由于电路左右对称，ICQ1＝ICQ2，UCQ1＝UCQ2＝UCC-ICQ1RC，故输出电压为UO＝UCQ1-UCQ2＝0。

图3-2所示为带射极公共电阻的差分放大器，-UEE提供两管基极偏置，两个三极管VT1、VT2及组成的电路参数完全一致，静态时，输出电压uo＝0 V。

1）静态分析

ICQ1（2）＝βIBQ1（2）

UC1Q＝UC2Q＝UCC-ICQRC

图3-1　基本差分放大器

图3-2　带射极公共电阻的差分放大器

2）动态分析

差模电压放大倍数：　Aud＝

输入电阻：　rid＝2rbe

输出电阻：　ro＝2Rc

例3-1

在图3-3所示电路中，RS＝5 kΩ，RC＝10 kΩ，RE＝10 kΩ，UCC＝UEE＝12 V，两管电流放大倍数均为β＝50。试计算：

①静态工作点；

②差模电压放大倍数；

③输入、输出电阻。

解

①静态工作点计算

ICQ＝βIBQ＝50×11 mA＝550 mA

UC1Q＝UC2Q＝UCC-ICQRC＝（12-0.55×10）V＝6.5 V

②差模电压放大倍数

③输入、输出电阻计算

输入电阻：　rid＝2rbe＝2×2.71 kΩ＝5.42 kΩ

输出电阻：　ro＝2RC＝2×10 kΩ＝20 kΩ

思考题：差分放大器电路对称，可有效克服零点漂移，结论对吗？(www.xing528.com)

2.差分放大电路四种输入输出形式

1）单端输入、单端输出

在单端输入差分放大电路中，信号仅加入一只管子的输入端，另一只管子信号输入端接地，输出信号仅从一只管子的集电极输出，所以输出信号减小一半，电压放大倍数也减小了一半，即单端输入、单端输出差分电路的电压放大倍数，仅是单管电压放大倍数的一半。单端输出不能抑制温度变化、元件老化等因素引起的零点漂移，因而必须采取工作点稳定措施，保证差分放大电路的正常工作。

差模电压放大倍数：　

差模输出电阻：　Ro≈RC

差模输入电阻：　Rid＝2rbe

共模抑制比：　

2）单端输入、双端输出

图3-4所示电路是单端输入、双端输出差分放大电路，它的电压放大倍数与双端输入双端输出差分放大电路相同，能够抑制温度、元件老化等因素引起的零点漂移。

差模电压放大倍数：　

差模输出电阻：　Ro≈2RC

差模输入电阻：　Rid＝2rbe

共模抑制比：　

图3-3　单端输入单端输出差分放大电路

图3-4　单端输入双端输出差分放大电路

3）双端输入、单端输出

图3-5所示电路是双端输入、单端输出差分放大电路，这种电路的电压放大倍数与单端输入、单端输出差分放大电路相同，也需要采取工作点稳定措施。

差模电压放大倍数：　

差模输出电阻：　Ro≈RC

差模输入电阻：　Rid＝2rbe

共模抑制比：　

4）双端输入、双端输出

图3-6所示电路是双端输入、双端输出差分放大电路，这种电路的电压放大倍数与单端输入双端输出电路一致，是单端输入单端输出差分放大电路的一倍。

差模电压放大倍数：　

差模输出电阻：　Ro≈2RC

差模输入电阻：　Rid＝2rbe

共模抑制比：　

图3-5　双端输入单端输出差分放大电路

图3-6　双端输入双端输出差分放大电路

思考题：双端输出时，单端输入与双端输入的差分放大器的电压放大倍数是一致的吗？