差动放大器电路图-差动放大电路工作原理分析
差动放大器
差动放大电路工作原理
基本差动放大电路：下图为差动放大器的两种典型电路。其中左图为射极偏置，右图为电流源偏置。
差动放大（a）射极偏置差放（b）电流源偏置差放
差动放大电路有两个输入端子和两个输出端子，因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。双端输入时，信号同时加到两输入端；单端输入时，信号加到一个输入端与地之间，另一个输入端接地。双端输出时，信号取于两输出端之间；单端输出时，信号取于一个输出端到地之间。因此，差动放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。上面两个差动放大器电路均为双端输入双端输出方式。
差动放大电路的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态。当外信号加到两输入端子之间，使两个输入信号vI1、vI2的大小相等、极性相反时，称为差模输入状态。此时，外输入信号称为差模输入信号，以vId表示，且有：
当外信号加到两输入端子与地之间，使vI1、vI2大小相等、极性相同时，称为共模输入状态，此时的外输入信号称为共模输入信号，以vIC表示，且：
当输入信号使vI1、vI2的大小不对称时，输入信号可以看成是由差模信号vId和共模信号vIc两部分组成，其中
根据上述，可得到下图的统一的简化差动放大电路。其中，IEE为差动对管公共射极支路的静态电流，Rem表示公共射极于地之间的动态
差动放大电路简化电路。
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差动放大电路原理及应用 差动放大电路是一种电子电路，其基本原理是利用两个输入之间的电压差来放大信号。它由一个差分放大器和一个输出级组成，常用于放大微弱信号。下面将详细介绍差动放大电路的工作原理及应用。 差动放大器采用了差动放大方式，即两个输入信号相互作用，电压差通过放大后得到放大输出信号。差分放大器由两个晶体管组成，一个是NPN型，一个是PNP 型。在工作过程中，两个输入信号通过耦合电容C1和C2加在晶体管基极上，导通两个晶体管，使得两个晶体管工作在放大状态。输出信号通过输出电容C3耦合到负载电阻上，最后形成放大的输出信号。 差动放大电路的主要优点是具有高增益、低失真和良好的共模抑制比。其增益由输入电阻、反馈电阻和负载电阻决定。利用差动放大电路，可以实现对微弱信号的放大，提高信号的强度，同时还能减小噪声干扰，提高信号的质量。 差动放大电路在实际应用中有着广泛的应用。其中最常见的应用是在音频放大器中。差分放大器能够将音频信号放大到合适的水平，驱动扬声器，使得声音更加清晰、响亮。此外，在通信系统中，差动放大电路也被广泛使用。它可以放大发送方的信号，并通过差分放大来抑制噪声干扰，保证接收方得到清晰的信号。 另外，差动放大电路还被应用于测量系统中。例如，在温度测量中，可以使用差动放大器将微弱的温度信号放大到适合测量的范围。差动放大器还经常被用作传
感器信号的接收电路，能够提高信号的精确度和稳定性。 此外，差动放大器还具有良好的共模抑制比，可以抑制输入信号和共模信号之间的干扰。因此，差动放大器也被广泛应用于抑制环境噪声的电路中。例如，在汽车音响系统中，差分放大器可以有效地抑制来自发动机的噪声，使得音乐更加清晰。 总之，差动放大电路是一种广泛应用的电子电路，其原理是通过放大两个输入信号之间的电压差来实现信号放大。它具有高增益、低失真和良好的共模抑制比等优点，被广泛应用于音频放大器、通信系统、测量系统以及噪声抑制等领域。通过差动放大电路的应用，可以提高信号的强度和质量，使得各种电子设备的性能得到提升。
专业班次 18电子组别 题目差动放大电路姓名（学号）日期 19.11 一、实验目的 1、熟悉差动放大器工作原理 2、掌握差动放大器动态指标的测试方法 二、实验设备 双踪示波器一台数字万用表一台信号源一台 三、注意事项 1.接线时应注意，为防止外界干扰，各仪器的公共接地端应连接在一起，称共地。信号源的引线通常用屏蔽线或专用电缆线，示波器接线使用专用电缆线. 2.实验涉及多个三极管，接线数目较多，接线过程应注意先接好其中一个，再接另一个，防止因线多而接线错误。 3.接上负载以后再调整输入Vi，确保输入为15mV;电压表的量程要适当选择。 4.在单端输入的时候，要注意输入交流信号时，用示波器监视VC1、VC2波形，若有失真现象，可减小输入电压值，使得VC1、VC2都不失真为止。 5.计算单端输出Ad和Ac时，单端输出电压要减去静态工作点电压。 四、实验原理及计算 差动放大电路原理图 1.在测量静态工作点时应将信号源短接，然后用数字万用表测量各工作点的电压 2.测量差模电压放大倍数：在输入端加入电流Vid=+15mV,-15mV,直流电压信号自取模拟试验箱的
专业班次 18电子 组别 题 目 差动放大电路 姓名（学号） 日期 19.11 +5~-5V 的直流可调信号，然后用数字万用表测出所需电压值 3. 测量共模电压放大倍数：将输入端 Vi1，Vi2短接，先后输入+15mV 和-15mV 的信号，分别进行测 量 4. 单端输入的差动放大电路：将Vi2接地，从Vi1端输入直流信号，Vi=+-30mV ，测量出单端输出 由原理图可以得出下面静态值： 根据书本上的理论知识可以有一下结论与小信号模型电路图（非本原理图） 双端输出：i V V A 0d = 单端输出：d 2 d 12 121A A A A d d -== 差模输入：21i i id V V V -= 共模输入：2 2 1i ic i V V V += 共模抑制比：|| c d U U CMR A A K = 五、实验仿真 1、调零及测量静态工作点
差动放大电路工作原理 差动放大电路是一种常见的电路，它常常被用于放大微小信号。本文将介绍差动放大电路的工作原理、应用场景以及常见问题解决方法。 一、差动放大电路的工作原理 差动放大电路由两个输入端和一个输出端组成。当两个输入端的电压不同时，输出端就会输出一个差分电压。差分电压的大小与两个输入端的电压差有关，电压差越大，则差分电压也越大。差动放大电路的主要作用是将微小信号放大到可以被其他电路处理的程度。 差动放大电路通常由两个晶体管组成。其中，一个晶体管的发射极连接到一个恒流源，另一个晶体管的发射极连接到另一个恒流源。两个晶体管的集电极通过一个电阻连接在一起，形成一个共射放大电路。两个输入端的信号分别连接到两个晶体管的基极上，输出端连接到两个晶体管的集电极上。 差动放大电路的工作原理可以用以下公式表示： Vout = (V1-V2) * (Rc / Re) 其中，V1和V2分别是两个输入端的电压，Vout是输出端的电压，Rc是两个晶体管的集电极电阻，Re是两个晶体管的发射极电阻。 二、差动放大电路的应用场景 差动放大电路广泛应用于音频放大器、电视机、电脑等电子产品中。它可以将微弱的音频信号放大到可以被扬声器播放的程度。此外，差动放大电路还可以用于测量仪器中，例如电压表、电流表等。
三、差动放大电路的常见问题解决方法 1. 电路失真：差动放大电路有时会出现电路失真的情况，这可能是由于电容电压过高或者晶体管的工作状态不稳定造成的。要解决这个问题，可以适当减小电容电压或者更换晶体管。 2. 电源噪声：电源噪声对差动放大电路的影响非常大，会导致输出信号的失真。为了解决这个问题，可以采用滤波器来滤除电源噪声。 3. 温度漂移：温度漂移是指电路在不同温度下输出信号的变化。要解决这个问题，可以采用温度补偿电路来进行调整。 总之，差动放大电路是一种常见的电路，它可以将微弱的信号放大到可以被其他电路处理的程度。通过了解差动放大电路的工作原理和应用场景，我们可以更好地理解它的作用和意义。同时，了解差动放大电路的常见问题和解决方法，可以帮助我们更好地应对电路出现问题的情况。
§5、1差动放大电路(第三页) 这一页我们来学习另一种差动放大电路和差动放大电路的四种接法 一：恒流源差动放大电路 我们知道长尾式差动电路，由于接入Re，提Array高了共模信号的抑制能力，且Re越大，抑制能 力越强，但Re增大，使得Re上的直流压降增 的值， 大，要使管子能正常工作，必须提高U EE 这样做是很不划算的。因此我们用恒流源代替 Re，它的电路图如右图所示： 代替Re即可恒流源差动放大电路的指标运算，与长尾式完全一样，只需用r o3 二：差动放大电路的四种接法 差动放大电路有两个输入端和两个输出端，因此信号的输入、输出方式有四种情况。 （1）双端输入、双端输出
(2)双端输入、单端输出 (3)单端输入、双端输出 (4)单端输入、双端输出
三：总结 由以上我们可以看出：差动放大电路电压放大倍数仅与输出形式有关，只要是双端输出，它的差模电压放大倍数与单管基本的放大电路相同；如为单端输出，它的差模电压放大倍数是单管基本电压放大倍数的一半，输入电阻都相同。 下一节 返回 §5、2 集成运算放大器 集成运放是一种高放大倍数、高输入电阻、低输出电阻的直接耦合放大电路 一：集成运放的组成 它有四部分组成：1、偏置电路； 2、输入级：为了抑制零漂，采用差动放大电路 3、中间级：为了提高放大倍数，一般采用有源负载的共射放大电路。 4、输出级：为了提高电路驱动负载的能力，一般采用互补对称输出级电路 二：集成运放的性能指标（扼要介绍） 1、开环差模电压放大倍数 Aod 它是指集成运放在无外加反馈回路的情况下的差模电压的放大倍数。 2、最大输出电压 Uop-p 它是指一定电压下，集成运放的最大不失真输出电压的峰--峰值。 3、差模输入电阻r id 它的大小反映了集成运放输入端向差模输入信号源索取电流的大小。要求它愈大愈好。
一文解析差动放大器电路原理 运算放大器广泛应用于各类型电子产品上面，用来对模拟量信号进行放大或衰减，使信号幅值达到一个合理的区间，供其它电路进行比较或采样。 差动放大器具有一个普通放大器不具备的优点：可对一个或多个不共地的信号进行检测，各个被测信号或放大器皆不受非等电位带来的影响，使各个被信号与放大器之间继续保持着“隔离”特性。但这个这么好的优点却没有被仪器厂家重视。 目前绝大多数的示波器都无法对两个以上不共地信号进行同时检测，甚至只使用单通道时也无法直接测量非隔离的信号，例如220V市电，或220V整流后的电压，因为探头的地跟交流电地线是通的，一测就是短路。假如前级采样采用差动放大器电路形式，此问题迎刃而解了。不过福禄克的示波表倒是支持测量不共地信号，但它是不是用的差动放大电路，我就没去研究过了。 下图是整流器电压的采样电路，根据科技先躯们的经验，当两输入电阻相等，两反馈电阻也相等时（姑且把同相端电阻也称为反馈电阻），电路的放大比例为RF/RI，下图为10/1000，即0.01倍，衰减型电路。 教科书上的公式推导过程我看来看去硬是看不明白，数学没学好是我的硬伤，但我相信公式是正确的，因为我用我自己的理解方式计算过，也实验过，放大比例确实是 RF/RI，下面我就分享一下我的推导方法，也是各电压点的计算方法，但是要注意的是，这个计算方法是针对被测信号与放大器不共地的时候用的，在共地的时候计算法又不同，后面我会讲到。
图中，受测电压为540VDC，上正下负。 我们知道，运放工作在放大区时，正反输入端电压是相等的（理想状态下完全一致，实际有少许偏差，偏差值由运放品质决定），即虚短，那受测信号的负载电流可以等效于右图，我们由此计算出受测信号回路电流，540V/2000K=0.27MA，红色箭头为电 流方向，OK。 我们还知道，运放还有虚断特性，即正反输入端的电流几乎为0，可以忽略不计，那我们就可以断定，流经两输入电阻的电流与流经两反馈电阻的电流是一样的，即4 个电阻的电流都为0.27MA。因此我们可以算出反馈电阻的电压为 0.27MA*10K=2.7V，电流由下往上流，故同相输入端电压为-2.7V，因为虚短，反相 输入端电压也为-2.7V，负反馈电阻电流由左向右流，即电阻电压为左高右低，幅值 2.7V，故输出电压比反向输入端-2.7V还要低2.7V，即-5.4V。
1、零点漂移 2、差分电路两输入端的电阻不相等 3、参数不对称 在放大电路中，任何参数的变化，如4、电源电压的波动（滤波）、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化。都将产生输出电压的漂移。 要求两部分完全对称，即两只三极管的特性完全一样，两只三极管的5、集电极电阻的阻值、基极电阻相同。 采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减小由此而差生的漂移。所以由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因此也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。 抑制零点漂移的措施，除了精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电源以及用第二单元中讨论的稳定静态工作点的方法外，在实际电路中常采用补偿和调制两种手段。补偿是指用另外一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移，如果参数配合得当，就能把漂移抑制在较低的限度之内。
第八节差动放大器 1.直接耦合放大器的零点漂移 多级放大器的级间耦合方式，除阻容耦会方式外，还常用直接耦合放大器。直接耦合放大器是级间不用耦合元件的级联放大器，前级输出端直接与后级输入端相连。显然，这种放大器中信号经过前级放大可以通行无阻加到后级；由于输人信号频率不受耦合元件影响，它就可以放大频率很低、变化缓慢的信号，甚至直流信号。这种放大器还具有电路简单、增益高等优点。图4－59是一种简单的直接耦合放大器电路图，图中BG1集电极和B62基极是直接相连的。 图4一69所示直接耦合放大器的主要缺点是存在零点漂移问题。由于直接耦合放大器实现了从输入端到输出端直流信号的传递，前级工作点的微小变化会直达后级继续放大，以致放大到十分可观的程度，甚至破坏放大器的正常工作。所谓零点漂移，指的就是当无信号输入时，由于工作点不稳定被逐级放大，在输出端出现静态电位缓慢偏移飘动的现象。克服零点漂移，可以采用负反馈、稳压等措施补偿，而有效的方法，是采用差动式放大器。 差动式放大器突出的抑制零点漂移的本领，使它在直接耦合放大器和集成电路中被广泛采用。在无变压器声频功率放大器里几乎毫无例外地把差动放大器做为前置级。 图4一60是一种高保真扩音机差动式前置放大器的典型电路。电路由BG1、BG2及基极电阻R1、R4，BG1的集电极电阻R2两管共用的发射极电阻R3组成。输入信号从BG1的基极输入，输出信号从BG1集电极取出，所以叫“单端输入---单端输出”方式。因为放大器由两只管子组成，可以有两个输入端、两个输出端，所以差动放大器还有“双端输入棗双端输出”、“双端输入棗单端输出”和单端输入棗双端输出”等形式。由于声频放大器的输入端和输出端需要有共用接“地”端，在声频放大器中用得最多图是单端输入棗单端输出”的形式。 二、差动放大器的基本工作原理 差动放大器又叫差分放大器或差值放大器。图4-61是双端输入棗双端输出差动放大器的基本组成形式。 从图中可以看到，差动电路由两个对称的单管放大器组成。差动管是一特待性完全相同的晶休管，集电极电阻和基极电阻一一对称相等。电路具有两个输入端，两个输出端。信号分别从两管基极一射极间输入。输出信号要从两管的集电极之间取出，即Usc＝Uc1一Uc2（这个式子对直流和交流都适用）。为了容易理解，可以用两组电池比拟差动管的集一射间电压，如图4-61（b）所示。若两组电池电压相等，A、B端电压等于零；若两组电池电压不等，则A、B端电压等于等于两组电他电压的差值。不难证明，差动放大器的输出电压与两端输入信号电压之差成正比。也就是说，输出信号是随着两端输入信号之差变动的，所以叫差动放大器。
差动放大电路实验原理 差动放大电路是一种常见的电子电路，主要用于放大微弱信号，并在放大过程中实现信号的抑制和抵消。差动放大电路的实验原理可以通过以下几个方面进行阐述。 一、差动放大电路的基本原理 差动放大电路由两个输入端和一个输出端组成。其中，两个输入端分别连接信号源和参考源，输出端连接负载。差动放大电路的工作原理是通过对两个输入端的信号进行差分放大，从而实现对输入信号的放大和抑制。 二、差动放大器的工作模式 差动放大电路有两种工作模式：共模模式和差模模式。在共模模式下，两个输入信号相同且同相，此时差动放大电路对共模信号进行抑制，只放大差模信号。在差模模式下，两个输入信号有差异，此时差动放大电路对差模信号进行放大。 三、差动放大电路的特点 1. 高增益：差动放大电路可以实现高增益放大，对微弱信号具有很好的放大效果。 2. 抗干扰能力强：差动放大电路可以通过对输入信号的差分放大来抵消共模信号的干扰，提高系统的抗干扰能力。 3. 信号抑制效果好：差动放大电路可以实现对共模信号的抑制，减
少对输出信号的影响。 4. 输入阻抗高：差动放大电路的输入阻抗较高，对输入信号源的影响较小。 5. 输出阻抗低：差动放大电路的输出阻抗较低，可以驱动负载。 四、差动放大电路的应用领域 差动放大电路广泛应用于各种电子设备中，如功放、音频放大器、差分信号传输等。在这些应用中，差动放大电路能够提供高品质的音频放大效果，并保持信号的稳定和纯净。 五、差动放大电路的实验过程 1. 搭建电路：按照实验要求搭建差动放大电路的原型板，连接好信号源、参考源和负载。 2. 调节电路参数：根据实验需要，调节差动放大电路的电阻、电容等参数，使其符合实验要求。 3. 输入信号：给差动放大电路的输入端接入信号源，通过调节信号源的电平和频率，观察输出端的信号变化。 4. 测量输出信号：使用示波器等测试设备，测量差动放大电路输出端的信号，记录输出信号的幅值和频率。 5. 分析实验结果：根据实验测量数据，分析差动放大电路的放大倍数、频率响应等性能指标，评估差动放大电路的实验效果。 通过以上实验过程，可以验证差动放大电路的放大性能和抑制能力，
几个常用经典差动放大器应用电路详解
几个常用经典差动放大器应用电路详解 成德广营浏览数：1507发布日期：2016-10-10 10:48 经典的四电阻差动放大器（Differential amplifier，差分放大器）似乎很简单，但其在电路中的性能不佳。本文从实际生产设计出发，讨论了分立式电阻、滤波、交流共模抑制和高噪声增益的不足之处。关键词：CMRR差动放大器差分放大器 简介 经典的四电阻差动放大器（Differential amplifier，差分放大器）似乎很简单，但其在电路中的性能不佳。本文从实际生产设计出发，讨论了分立式电阻、滤波、交流共模抑制和高噪声增益的不足之处。 大学里的电子学课程说明了理想运算放大器的应用，包括反相和同相放大器，然后将它们进行组合，构建差动放大器。图 1 所示的经典四电阻差动放大器非常有用，教科书和讲座 40 多年来一直在介绍该器件。 图 1. 经典差动放大器 该放大器的传递函数为： 若R1 = R3 且R2 = R4，则公式 1 简化为：
这种简化可以在教科书中看到，但现实中无法这样做，因为电阻永远不可能完全相等。此外，基本电路在其他方面的改变可产生意想不到的行为。下列示例虽经过简化以显示出问题的本质，但来源于实际的应用问题。 CMRR 差动放大器的一项重要功能是抑制两路输入的共模信号。如图1 所示，假设V2 为 5 V，V1 为 3 V，则4V为共模输入。V2 比共模电压高 1 V，而V1 低 1 V。二者之差为 2 V，因此R2/R1的“理想”增益施加于2 V。如果电阻非理想，则共模电压的一部分将被差动放大器放大，并作为V1 和V2 之间的有效电压差出现在VOUT ，无法与真实信号相区别。差动放大器抑制这一部分电压的能力称为共模抑制（CMR）。该参数可以表示为比率的形式（CMRR），也可以转换为分贝（dB）。 在1991 年的一篇文章中，Ramón Pallás-Areny和John Webster指出，假定运算放大器为理想运算放大器，则共模抑制可以表示为： 其中，Ad为差动放大器的增益， t 为电阻容差。因此，在单位增益和 1%电阻情况下，CMRR 等于 50 V/V（或约为 34 dB）；在 0.1%电阻情况下，CMRR等于 500 V/V（或约为 54 dB）-- 甚至假定运算放大器为理想器件，具有无限的共模抑制能力。若运算放大器的共模抑制能力足够高，则总CMRR受限于电阻匹配。某些低成本运算放大器具有 60 dB至 70 dB的最小CMRR，使计算更为复杂。 低容差电阻 第一个次优设计如图 2 所示。该设计为采用OP291 的低端电流检测应用。R1 至R4 为分立式 0.5%电阻。由Pallás-Areny文章中的公式可知，最佳CMR为 64 dB.幸运的是，共模电压离接地很近，因此CMR并非该应用中主要误差源。具有 1%容差的电流检测电阻会产生 1%误差，但该初始容差可以校准或调整。然而，由于工作范围超过 80°C，因此必须考虑电阻的温度系数。
差动放大电路 一、概述 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 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。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。 二、基本电路图 差动放大电路的基本电路图 上图为差动放大电路的基本电路图[1] 三、差动放大电路的工作原理 1、差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的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=0时，则两管的电流相等，两管的集点极电位也相等，所以输出电压Uo=UC1-UC2=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。 它的放大作用（输入信号有两种类型） （1）共模信号及共模电压的放大倍数 Auc 共模信号---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。如图（2）所示 共模信号的作用，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共模电压Uoc为零。因此：。 于是差动电路对称时，对共模信号的抑制能力强 字串3
（2）差模信号及差模电压放大倍数 Aud 差模信号---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。如图（3）所示 差模信号的作用，由于信号的极性相反，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，因此：此时的两管基极的信号为：所以：，由此我们可以看出差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。 基本差动电路存在如下问题：电路难于绝对对称，因此输出仍然存在零漂；管子没有采取消除零漂的措施，有时会使电路失去放大能力；它要对地输出，此时的零漂与单管放大电路一样。为此我们要学习另一种差动放大电路------长尾式差动放大电路 四、关于零点漂移 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，我们知道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（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化像：温度），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：晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施是：采用差动电路。 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，它常被用作多级放大器的前置级。 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。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。 五设计 1设计指标 1、恒流源长尾差动放大电路 2、单端输出Aud = 50 3、ΔUO=2V 4、RL≤5kΩ 5、Ri≥2kΩ 2设计要求 （1）电路原理图；
差动放大电路 差动放大电路是一种常用的电子电路，用于放大和增强信号。它 由多个放大器组成，每个放大器都有一个输入端和一个输出端，通过 适当的连接方式，可以实现信号的差分放大。差动放大电路常用于音 频放大、信号处理等领域，下面我们来详细介绍一下它的原理和应用。 差动放大电路的基本原理是利用两个相互耦合的放大器同时对输 入信号进行放大，然后将它们的输出信号相减得到差分信号。其优点 是可以抑制共模信号，提高系统的抗干扰能力，减小噪声的影响。 差动放大电路可以分为单端输入差动放大电路和双端输入差动放 大电路两种。单端输入差动放大电路一般由一个差动放大器和一个普 通放大器组成，其基本结构如下： （此处省略图片描述） 图中的OA1和OA2为两个放大器，VIN+和VIN-为差动输入信号，VOUT为输出信号。 而双端输入差动放大电路一般由两个差动放大器组成，其基本结 构如下： （此处省略图片描述） 图中的OA1和OA2为两个放大器，VIN1+和VIN1-为一个差动输入信号，VIN2+和VIN2-为另一个差动输入信号，VOUT为输出信号。 差动放大电路的输出电压可以用以下公式来表示： VOUT = (V1 - V2) * A 其中，V1和V2分别为输入信号的电压，A为放大器的放大倍数。 差动放大电路的应用非常广泛。例如，在音频放大领域，差动放 大电路常用于放大麦克风、音乐设备等音频信号，并提供高质量的声音。此外，它还常被应用于仪器仪表、通信设备、测量系统等领域， 用于放大小信号、增强信号的稳定性和精确性。 总结一下，差动放大电路是一种用于放大和增强信号的电子电路。它能够通过差分放大的方式来抑制共模信号，提高系统的抗干扰能力。
从电路结构上说，差动放大电路由两个完全对称的单管放大电路组成。由于电路具有许多突出优点，因而成为集成运算放大器的基本组成单元。 一、差动放大电路的工作原理 最简单的差动放大电路如图7-4所示，它由两个完全对称的单管放大电 路拼接而成。在该电路中，晶体管T 1、T 2 型号一样、特性相同，R B1 为输入回路限 流电阻，R B2为基极偏流电阻，R C 为集电极负载电阻。输入信号电压由两管的基极 输入，输出电压从两管的集电极之间提取(也称双端输出)，由于电路的对称性， 图7-4 最简单的差动放大电路 C2 ， 即 。 由以上分析可知，在理想情况下，由于电路的对称性，输出信号电压采用从两管集电极间提取的双端输出方式，对于无论什么原因引起的零点漂移，均能有效地抑制。 抑制零点漂移是差动放大电路最突出的优点。但必须注意，在这种最简单的差动放大电路中，每个管子的漂移仍然存在。 2．动态分析
差动放大电路的信号输入有共模输入、差模输入、比较输入三种类型，输出方式有单端输出、双端输出两种。 (1)共模输入。 在电路的两个输入端输入大小相等、极性相同的信号电压，即，这种输入方式称为共模输入。大小相等、极性相同的信号为共模信号。 很显然，由于电路的对称性，在共模输入信号的作用下，两管集电极电位的大小、方向变化相同，输出电压为零(双端输出)。说明差动放大电路对共模信号无放大作用。共模信号的电压放大倍数为零。 (2)差模输入。 在电路的两个输入端输入大小相等、极性相反的信号电压，即u i1= -u i2 , 这种输入方式称为差模输入。大小相等、极性相反的信号，为差模信号。 ，导致集电极电位下降T 2管的集电极电流减小，导致集电极电位升高(，由于 = ， 若 其输出电压为 u o = A u (u i1 - u i2 ). u i1 - u i2 的差值为正，说明炉温低于1 000 ℃，此时u o 为负值；反之， u o 为正值。我们就可利用输出电压的正负去控制给炉子降温或升温。 差动放大电路是依靠电路的对称性和采用双端输出方式，用双倍的元件换取有效抑制零漂的能力。每个管子的零漂并未受到抑制。再者，电路的完全对称是不可能的。如果采用单端输出(从一个管子的集电极与地之间取输出电压)零点漂移就根本得不到抑制。为此，必须采用有效措施抑制每个管子的零点漂移。 二、典型差动放大电路
差动放大电路与功率放大电路 差动放大电路和功率放大电路是普遍应用于电子系统中的两种电路。虽然两者在电路设计和应用上有些差异，但它们的基本原理和作用都非常重要。在这篇文章中，我们将探讨这两种电路的基础知识、工作原理和应用。 一、差动放大电路 差动放大电路是一种可以选择性地放大两个输入信号之间差异的电路。差动放大电路通常由两级放大器组成：一级放大器负责信号转换和增强，二级放大器负责进一步增加放大器的输出电压。差分放大器由晶体管、场效应管或其他半导体元件制成。 差动放大电路有很多应用，其中最重要的是多路信号选择和噪声消除。差分放大器可以简单地实现这些功能，因为它可以抑制共模信号和噪声。通过差分放大器，可以选择性地采样频谱和滤除滞后噪声，这对音频和高速传输等应用非常有用。 二、功率放大电路 功率放大电路是一种将输入信号进行更强和更大的驱动力的电路。功率放大电路通常被用于放大音频和视频信号，以增加信号的音量或亮度。功率放大电路由晶体管、场效应管或大功率集成电路制成。
功率放大电路通常需要高电流和高电压。为了使功率放大电路能够工作，它们通常以比工作电压更高的电压供电。然后，内部电路稳压器将高电压转换为理想的工作电压。同样的，电源必须保证功率放大器获得足够的电流以克服负载电阻和电容的阻力。 三、差动放大电路与功率放大电路的不同 1. 功能不同：差动放大电路可以选择性地放大差异信号，噪声和干扰；功率放大电路主要用于放大输入信号。 2. 构造不同：差分放大器通常由晶体管和场效应管制成；功率放大器通常由大功率集成电路制成。 3. 工作电压不同：由于功率放大电路需要较高的电流和 电压，因此它们通常需要高电流和高压以实现其功能；差分放大器的电路要求比功率放大器低得多。 4. 电源不同：为了使功率放大电路能够工作，它们通常 以比工作电压更高的电压供电。差分放大器的电源要求比功率放大器低。 四、总结 差异放大器和功率放大器在电路设计和应用中都很重要。差分放大器被广泛用于噪声消除和多路信号选择，而功率放大器被广泛用于音频和视频放大。虽然两者在电路构造和工作条件中有所不同，但理解它们的工作原理和应用都非常重要，这将有助于设计和优化电路，实现所需的性能和功能。
差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的 3.3差分放大电路 3.3.1差分放大电路的工作原理 一、差分放大电路的组成及静态分析 1、电路组成:差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。“对 称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。 2、电路特性: (1)差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用; (2)差动放大电路对差模信号有放大作用; (3)共模负反馈电阻Re的作用:?稳定静态工作点。?对差模信号无影响。?对共模 信号有负反馈作用:Re越大对共模信号的抑制作用越强;也可能使电路的放大能力变差。 图1 (a)电路 (b)直流通路 3、静态分析 V,U+IR EEBEQ1EE VU,EEBEQ1I ,ERE VU,EEBEQII ,,CQCQ122RE U,V,IR; U,V,IRCQ1CCCQ1C CQ2CCCQ2C
u,U -U,0oCQ1CQ2 二、差分放大电路的动态分析 1、差模输入与差模特性 u ,–u i1i2 u,u –u,2uidi1i2 i1 u称为差模输入电压。 id i,–ic2c1 i,I+i i,I+i,I-iC1CQ1c1 C2CQ2c2CQ1c1 u,V –i R,U+ uC1CCC1CCQ1o1 u,V –i R,U+ uC2CCC2CCQ2o2 u,u –u,2uodC1C2o1 图2差分放大电路差模信号输入 (a)差模信号输入 (b)差模信号交流通路 uod A,,Audud1uid R,,CA ,udrbe 当图(a)所示电路中，两集电极之间接有负载电阻R时， L/ R,R//(R/2)LCL /R26mV26mV,,/Lrr(1)200(1),，，,,,，，,A ,bebbudI(mA)I(mA)rEQEQbe R= 2r ; R? 2R idbeOC 例1、电路如图1所示，已知V,V,12V，R=20KΩ，R=10KΩ，R=20K CCEEECL
差分放大电路 一. 实验目的: 1．掌握差分放大电路的基本概念； 2．了解零漂产生的原理与抑制零漂的方法； 3．掌握差分放大电路的基本测试方法。 二. 实验原理: 1.由三运放构成的高阻抗差分放大电路 图1为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛。从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。 图1 差分放大电路 A1、A2两个同相运放电路构成输入级，并与差分放大器A3串联组成图1中的差分电路,电路中R1=R2、 R3=R4、 R5=R6 。 差分电路的差模输出总增益为： 电路元件参数取值说明： 通常，第一级增益要尽量高，第二级增益一般为1~2倍。本实验电路第一级选择20倍，第二级为1倍。 输出级电路放大倍数为1，所以取R3=R4=R5=R6=10KΩ,要求匹配性好，一般用金属膜精密电阻，阻值可在10KΩ~几百KΩ间选择。因R3 =R5，故差模放大倍数如下： Avd=(RP+2R1)/ RP =48.45KΩ, RP通常在1KΩ~10KΩ内，这里取RP＝5.1KΩ，则可由上式求得R 1取标称值51KΩ。
一般，R S1和R S2 不要超过RP/2，这里选R S1 ＝ R S2 ＝1KΩ，用于保护运放输入级。 A1和A2应选用低温飘、高KCMRR的运放，性能一致性要好。 2、三运放差分放大电路特点： 1)高输入阻抗。被提取的信号是不稳定的高内阻源的微弱信号，为了减少信号源内阻的 影响，必须提高放大器输入阻抗。一般情况下，信号源的内阻为100kΩ，则放大器的输入阻抗应大于1MΩ。 2)高共模抑制比CMRR。信号工频干扰以及所测量的参数以外的作用的干扰，一般为共模 干扰，前置级须采用CMRR高的差动放大形式，能减少共模干扰向差模干扰转化。 3)低噪声、低漂移。主要作用是对信号源的影响小，拾取信号的能力强，以及能够使输 出稳定。 3、LM324说明 LM324为4运放放大器芯片，引脚如图2所示： 图2 LM324引脚图图3 放大器符号图 LM324使用时请注意： 单电源供电时：芯片的VCC输入范围是3 ~ 32V，GND 接电路参考地（0V）; 双电源供电时：芯片的VCC输入范围是1.5 ~ 16V，GNDC输入范围-1.5 ~ -16V; 本实验推荐使用正负12V。 三. 实验内容 1．按图搭接电路。 2．静态调试（调零）。 要求运放各管脚在零输入时，电位正常，与估算值基本吻合。 3．实验测试 根据电路给定的参数，进行高阻抗差分放大电路的输出测量。 可分为差模、共模方式输入，自拟实验测试表格，将测试结果记录在表格中。 四．实验数据
第4章 差动放大电路 在工业控制过程中，如温度、压力这样的物理量，被传感器检测到并转化为微弱的。变化缓慢的非周期电信号。而这些信号还需要经过直流放大器放大以后，才能进行进一步的处理或推动二次仪表进行显示。那么，这里的放大器一般采用直接耦合多级放大器。 直接耦合多级放大器存在零点漂移的问题，克服零点漂移的有效办法，就是在多级放大器的输入级采用差动放大电路。 4.1 典型差动放大电路 4.1.1 零点漂移问题 1、零点漂移 （1）零点漂移：指输入信号电压为零时，输出电压发生缓慢地、无规则地变化的现象，简称零漂。 （2）零漂产生的原因：晶体管参数()CEO BE I U β、、随温度变化、电源电压波动、电路元件参数的变化等。 （其中主要因素是温度对晶体管参数的影响，称为温漂。） （3）温漂：环境温度每变化1℃，将放大电路输出端出现的漂移电压o U '∆ 折算到输入端，用这个折算到输入端的漂移电压数值表示零漂的大小，用i U '∆表示。 （常常认为，零漂就是温漂。） 放大电路的级数越多，放大倍数越大，则零漂电压逐级放大，就使零漂越严重，有时会将输入信号淹没。那么，第一级零漂对输出端的总零漂来说，占主要地位。 2、抑制温度漂移的措施： ① 在电路中引入直流负反馈。（如第2章介绍的分压式偏置电路中的E R 就是一个直流负反馈。） ② 采用特性相同的管子，使它们的温漂相互抵消，构成差动放大电路，至于直接耦合多级放大电路的输入端。 （在直接耦合放大电路中抑制零点漂移最有效的电路结构是差动放大电路。） 4.1.2 典型差动放大电路 1、电路结构与静态工作情况 （图4-1为典型的差动放大电路） 将两个电路结构、参数均相同的单管放大电路组合在一起，就成为差 动放大电路的基本形式。两管射极均通过电阻E R 与负电源串联之后接地。 （1）差动放大电路的结构特点： ① 由两个结构、参数左右对称的共射放大器组成； ② 它有两个输入端a 和b ，存在两个输入信号1i u 、2i u ； ③ 它有两个输出端，有单端输出（从任意一个集电极输出）、双端输出（从两个集电极之间输出）两种方式； ④ EE U 为负电源，确保1V 、2V 工作在放大状态。