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將負載做成電流鏡像電路的差動放大電路。所謂電流鏡像電路是一種恒流電路。將它作為放大電路的負載使用，就能夠提高電路的增益。為此，經(jīng)常用在OP放大器1C的初級上。 電流鏡像電路在NPN晶體管的差動放大電路中使用PNP晶體管，在PNP晶體管的差動放大電路中使用NPN晶體管。 是將電流鏡像部分抽出來的電路。 在該電路中，假設(shè)Tr1與Tr2的電特性（VBE和矗FE等）完全相同，由于基極之間是相連接的（基極電位相同），所以各自的發(fā)射極電阻的壓降相同，為I1·R1=I2·R2（假設(shè)Tr1與Tr2的基極電流1B≈0）。進而，設(shè)R1=R2，則由上述關(guān)系得到I1=I2。 就是說，該電路在兩個電路L431LM3C上流動的電流以相同的值進行工作。“電流鏡像”的名稱來源一種比喻，即將電路上流動的電流做成如鏡子里見到的那樣相同的值。 然而，在差動放大電路的情況下，兩個共發(fā)射極電路的發(fā)射極緊挨著，并在此連接上恒流源。因此，兩個電路的發(fā)射極電流之和為恒定值。在差動放大電路的負載上連接上電流鏡像電路，會使兩個電路上流動著相等的電流那樣進行工作?？梢哉J為電流鏡像電路是設(shè)定值具有恒流源設(shè)定值1/2的一種恒流電路。 恒流電路的阻抗在理論上是無限大，所以電流鏡像電路加到差動放大電路的集電極上，就如同與接上阻抗為無限大的負載電阻一樣，電路的增益變得非常大（所用的晶體管能實現(xiàn)的最大增益）。 關(guān)于電流鏡像差動放大電路的設(shè)計方法，除了電流鏡像電路之外，其他部分完全與通常的差動放大電路一樣。由于電流鏡像部分也僅僅是增加兩個晶體管，所以設(shè)計本身是選擇晶體管的簡單問題。 還有，在鏡像電路中，兩個晶體管的特性要一致，所以經(jīng)常使用單片式
差動放大器電路是由特性相同的兩放大管（稱差動對管）及其他元件組成的電路結(jié)構(gòu)對稱的放大電路，利用對稱性來實現(xiàn)電路的相互補償，減少零點漂移。 差動放大電路工作原理 基本差動放大電路：下圖為差動放大器的兩種典型電路。其中左圖為射極偏置，右圖為電流源偏置。 差動放大電路圖 （a）射極偏置差放 （b）電流源偏置差放 差動放大電路有兩個輸入端子和兩個輸出端子，因此信號的輸入和輸出均有雙端和單端兩種方式。雙端輸入時，信號同時加到兩輸入端；單端輸入時，信號加到一個輸入端與地之間，另一個輸入端接地。雙端輸出時，信號取于兩輸出端之間；單端輸出時，信號取于一個輸出端到地之間。因此，差動放大電路有雙端輸入雙端輸出、單端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入單端輸出四種應(yīng)用方式。上面兩個差動放大器電路均為雙端輸入雙端輸出方式。 差動放大電路的外信號輸入分差模和共模兩種基本輸入狀態(tài)。當外信號加到兩輸入端子之間，使兩個輸入信號vI1、vI2的大小相等、極性相反時，稱為差模輸入狀態(tài)。此時，外輸入信號稱為差模輸入信號，以vId表示，且有： 當外信號加到兩輸入端子與地之間，使vI1、vI2大小相等、極性相同時，稱為共模輸入狀態(tài)，此時的外輸入信號稱為共模輸入信號，以vIC表示，且： 當輸入信號使vI1、vI2的大小不對稱時，輸入信號可以看成是由差模信號vId和共模信號vIc兩部分組成，其中 根據(jù)上述，可得到下圖的統(tǒng)一的簡化差動放大電路。其中，IEE為差動對管公共射極支路的靜態(tài)電流，Rem表示公共射極于地之間的動態(tài)電阻，即Rem=ro3, ro3為下圖電流源電路的動態(tài)輸出電阻： 差動放大電路簡化電路。 歡
摘 要：介紹了差動放大電路演變歷程，理論上分析了典型差動放大的工作原理以及特性參數(shù)的計算公式；應(yīng)用虛擬實現(xiàn)技術(shù)--Proteus軟件進行了靜態(tài)特性、差模輸入信號、共模輸入信號的實驗研究，并對實驗現(xiàn)象進行了分析。 0 引言 在工程實踐中，很多物理量，如溫度、流量、壓力、液面等均為模擬量，它們通過各種不同的傳感器轉(zhuǎn)化成的電量也均為變換緩慢的非周期信號，而其比較微弱，這類信號只有通過放大才能驅(qū)動負載；由于這類信號一般變換緩慢，所以采用直接耦合放大電路將其放大最為方便。 差動放大電路是一種基本的放大電路，多級直接耦合放大電路的輸入級幾乎毫無例外地采用這一基本單元電路--差動放大電路，具有高度對稱性，在放大差模信號時，能較好地抑制共模信號，有較高的共模抑制比，解決了直接耦合放大器中既要放大有用信號，又要抑制溫度等引起的零點漂移的問題。 1 差動放大電路演變歷程 差動放大電路是構(gòu)成多級直接耦合放大電路的前級基本單元電路，它是由典型的靜態(tài)工作點(Q點)穩(wěn)定電路演變而來的。經(jīng)歷了：利用射極電阻構(gòu)成電壓負反饋回路穩(wěn)定靜態(tài)工作點，如圖1所示單管射極偏置電路；由兩個型號一樣、參數(shù)一致的差放對管構(gòu)造的對稱電路，所謂對稱是指在對稱位置的電阻值絕對相等，兩只管子在任何溫度下輸入特性曲線與輸出特性曲線都完全重合，如圖2所示基本差動放大電路；以及長尾式差動放大電路圖，如圖3所示典型差動放大電路。 圖1 單管射極偏置電路。 圖2 基本差動放大電路。 圖3 典型差動放大電路。 2 差動放大電路特性分析 2.1 基本差動放大電路特性分析 如圖2所示，基本差動放大電路，電路兩側(cè)組件對稱，管子型號、參數(shù)相同。輸
圖1所示為差動放大電路的基本形式。它是由兩個完全對稱的共射電路組成的，晶體管vt1和vt2完全匹配，集電極電阻rc1＝r2＝rc。 當輸入狀態(tài)不同時，差動放大器的工作情況也有所不同。下面分別予以說明。 （1）輸入差模信號時 ①電壓增益和輸入電阻 這種輸入方式的ui1與ui2相位相反，所以流經(jīng)vt1，vt2的電流變化相位也相反。由于ui1與ui2幅度相同，則vt1，vt2兩管電流將有相同的變化幅度。因此，射極電阻re中的電流變化為零。所以當差模信號輸入時，差動放大器的交流等效電路如圖2所示。 此時vt1，vt2均相當于普通的共射單管放大器。顯然，當電路兩邊完全對稱時，兩管輸出電壓的相位相反，幅度相等。因此上述電路對稱輸出（也稱差分輸出）時的電壓增益為 式中，au是單管共射放大器的電壓增益。 圖1 差動放大電路的基本形式 圖2 差模信號輸入時，差動放大器的交流等效電路 若是單端輸出，該電路的電壓增益將減半。 圖3 所示為單管共射放大器的低頻小信號等效電路，可求得單管共射放大器的電壓增益為 式中，rl是放大器的負載電阻。 圖3 單管共射放大器的低頻小信號等效電路 單管共射放大器的源電壓增益為 式中，ri是單管共射放大器的輸入電阻，rs1是信號源us1的內(nèi)阻，rb是放大器的基極偏置電阻。 當電路兩邊不對稱時，兩邊輸出信號將不平衡。但可以證明，只要fi．取得足夠大，就能有效地克服這種不平衡性。
本文所應(yīng)用到的相關(guān)器件資料：OPA2604 如圖所示為具有低通濾波的差動放大電路。該電路是一種具有100Hz的低通濾波、差動輸入／單端輸出的高保真放大電路，其中OPA2604為場效應(yīng)管輸入型雙運放集成電路，且將OPA2604接成兩個電壓跟隨器，如圖中的A1、A2所示。由于OPA2604具有很高的輸入阻抗(1012Ω//8pF)和很低的偏置電流(50pA)，因而可保證電路具有較好的濾波效果。OPA604為單運放，而OPA2604為雙運放，二者特性完全相同。 OPA604集成芯片的主要參數(shù):
本文所應(yīng)用到的相關(guān)器件資料：μA709 如圖所示為μA709構(gòu)成的可變增益差動放大電路。該電路的最大優(yōu)點是在保持共模抑制比KCMR不變的前提下，可實現(xiàn)差動增益連續(xù)可調(diào)。電路中四個電阻R2和兩個電阻R1的阻值必須分別相等，圖中給出了典型應(yīng)用時的數(shù)值。調(diào)整電位器R3，可實現(xiàn)連續(xù)調(diào)整電壓放大倍數(shù)。 若增益調(diào)整電阻R3調(diào)到5Ω，則相應(yīng)的比值R2／R3=104，此時電壓放大倍數(shù)Av=-104×(2R2／R1)，顯然該電路增益的調(diào)整范圍很寬，而且調(diào)整方便。但需要強調(diào)指出：電壓增益不能過大，因為當其增益大到Vo接近電源電壓時，輸出電壓將出現(xiàn)嚴重的非線性失真。另外，在引腳1、8之間引入了RC補償支路，在引腳5、6之間也引入了補償電容C2，用以提高電路的穩(wěn)定性，防止產(chǎn)生寄生振蕩。 該電路的基本關(guān)系為： Vo=-(2R2／R1)·(1+R2／R3)·(Vi1-Vi2) Av=Vo／(Vi1一Vi2)=-(2R2／R1)·(1+R2／R3) 當R1=10kΩ，R2=50kΩ，R3=5kΩ時，Av=-110。 μA709集成芯片的電參數(shù)(VD=±15V，TA=25℃)
本文所應(yīng)用到的相關(guān)器件資料：OP09A 該電路常用于監(jiān)測信號的前置放大或各種數(shù)據(jù)放大，因而有時也稱為數(shù)據(jù)放大電路。如圖采用四運放OP-09A集成芯片，為了提高輸入阻抗，這里仍然采用同相輸入端加入信號電壓的方法，同時為了保證兩個信號源都加到運放的同相輸入端，采用兩個同相放大電路A1和A2組成第一級放大。電路結(jié)構(gòu)對稱，除了具有高輸入阻抗外，還具有很高的共模抑制性能，第二級為差動放大電路。該電路可用于信號源有公共地端和不接地兩種情況，圖中所示為兩信號源均有接地端的情況，若不需接地點時，可將兩信號源的地點直接相連而懸空(即不與任何點相連)。 該電路的基本關(guān)系如下： OP-09A四運放集成運放的電特性(VD=±15V，TA=25℃)
本文所應(yīng)用到的相關(guān)器件資料：OP200 如圖所示為高輸入阻抗同相差動放大電路。 該電路反相輸入端的輸入電阻較小，而同相輸入端的輸入電阻表面上看，似乎可以做得很大，但受平衡條件(為減小失調(diào)電壓)的限制，也不可能太大，這對于帶載能力較差的信號源而言，都是不適宜的。
本文所應(yīng)用到的相關(guān)器件資料：μA709 如圖所示為簡單差動放大電路。兩個輸入信號Vi1和Vi2分別通過R1和R3、R4分壓電路加到運放的輸入端。Vi1加到運放的反相輸入端，Vi2加到同相輸入端，而輸出電壓Vo與Vi1、Vi2具有如下關(guān)系： 即輸出電壓等于兩信號之差的R2／R1倍，適當選擇R2／R1的比值，可獲得不同的輸出電壓。