差动放大器的4种输入输出组态

时间：2023-06-28 理论教育版权反馈

【摘要】：差动放大器显著的特点是结构对称，有两个输入和两个输出。二端输入、二端输出差动放大器适用于输入、输出均不能接地的场合。这种情况等效于二端输入、二端输出的差动放大器在任意输入信号ui1=u1，ui2=0下的响应。保持输出端口不变，将电路的输入端改到差动放大器的另一个端口输入，计算的结果将为负，说明输出信号与输入信号反相，这种情况下的输入端口称为电路的反相输入端。图6-64 测量差动放大器动态参数仿真实验的结果

差动放大器的4种输入输出组态

差动放大器显著的特点是结构对称，有两个输入和两个输出。两个输入、两个输出可以组成4种的输入-输出组态。这4种组态分别是：二端输入、二端输出，二端输入、单端输出，单端输入、二端输出，单端输入、单端输出。下面讨论不同组态电路分析的特点。

1.二端输入、二端输出

图6-55所示的电路就是二端输入、二端输出的情况，所以上面讨论的各种结论适用于二端输入、二端输出的电路。二端输入、二端输出差动放大器适用于输入、输出均不能接地的场合。

2.二端输入、单端输出

二端输入、单端输出的差动放大器电路如图6-58所示。

该电路与图6-55所示的电路除输出端从二端输出改成单端输出外，其他的部分均相同。由于输出端的改动不影响电路的静态工作点，所以计算该电路静态工作点的方法与前面讨论的内容相同，这里不再赘述。

图6-58 二端输入、单端输出

分析图6-58所示电路差模电压放大倍数所用的微变等效电路如图6-59所示。根据图6-59可得

式中，R_L′=R_c∥R_L。由图6-59可得，计算输入电阻r_i的公式与式（6-68）相同，计算输出电阻r_o的公式为

r_o=R_c（6-74）

分析图6-58所示电路共模电压放大倍数所用的微变等效电路如图6-60所示。

图6-59 微变等效电路

图6-60 共模输入的微变等效电路

由图6-60可得

式（6-75）与式（6-73）比较可得，单端输出的差动放大器对共模信号的电压放大倍数比对差模信号的电压放大倍数小很多。为了描述差动放大器对共模信号抑制能力的大小，引入技术指标共模抑制比K_CMR。

共模抑制比的定义是：放大电路对差模信号的电压增益与对共模信号的电压增益比的绝对值，即

由式（6-76）可见，差模电压增益越大，共模电压增益越小，电路抑制共模的能力越强，放大器的性能越好。共模抑制比有时也用分贝数来表示，即

式（6-77）也适用于二端输入、二端输出的差动放大器，当二端输入、二端输出的差动放大器电路完全对称时，共模抑制比为∞。二端输入、单端输出差动放大器适用于将二端输入信号转换成单端输出的场合。

3.单端输入、二端输出(www.xing528.com)

单端输入、二端输出的差动放大电路如图6-61所示。

这种情况等效于二端输入、二端输出的差动放大器在任意输入信号u_i1=u₁，u_i2=0下的响应。只要将任意输入信号u_i1=u₁，u_i2=0分解成一对差模信号和一对共模信号，就可以利用前面介绍的方法和公式对该电路进行分析计算。单端输入、二端输出差动放大器适用于将单端输入信号转换成二端输出或负载不允许接地的场合。

4.单端输入、单端输出

综合利用单端输入、二端输出和二端输入、单端输出的特点，就可以对单端输入、单端输出的电路进行分析计算。单端输入、单端输出差动放大器适用于输入、输出均要接地的场合。利用该电路还可获得输出与输入同相或反相的信号。

图6-61 单端输入、双端输出的差动放大电路

【例6-4】在如图6-62所示的电路中，已知R_b=100Ω，R_c=4.7kΩ，R_L=10kΩ，R₁=5.6kΩ，R₂=3kΩ，R_e=1.2kΩ，β₁=β₂=β₃=100，R_P=0Ω，U_cc=U_ee=9V，r_ce3=200kΩ。试求：电路的静态工作点、差模电压放大倍数A_ud、共模电压放大倍数A_uc、共模抑制比K_CMR、差模输入电阻r_id和输出电阻r_o。若输入电压u_i=50mV，输出电压u_o等于多少？

解由前面的讨论可知，在差动放大器中，共模抑制电阻R_e的值越大，抑制温漂的效果越好。因制作阻值大的电阻R_e比较困难，所以在集成电路中，通常用前面所介绍的工作点稳定的放大器为电流源来替代共模抑制电阻R_e的作用，图6-62中的晶体管VT₃等元器件所组成的电路，就是为差动放大电路提供静态工作点电流的电流源电路。要对差动放大器进行静态工作点的分析，必须先计算VT₃的静态工作点。根据分压公式可得，VT₃基极的电位U_B约等于