基本差動(dòng)放大電路的動(dòng)態(tài)分析

一、差模放大倍數(shù)

若輸入到圖Z0502電路中，差分對管（T1、T2）基極的信號(hào)電壓Ui1、Ui2大小相等、極性相反，

這種輸入方式稱為差模輸入方式，所加信號(hào)稱為差模信號(hào)，常用Uid表示，Uid = Ui1 - Ui2，。差動(dòng)放大電路對差模信號(hào)的放大能力用差模放大倍數(shù)表示：

設(shè)單管放大電路的放大倍數(shù)為Au1、Au2，由于電路對稱，Au1=Au2 ，則差動(dòng)放大電路的輸出電壓為：

Uod = Uo1 - Uo2 = Au1Ui1 - Au2Ui2 = Au1（Ui1 - Ui2）   GS0505

即輸出電壓與輸入電壓之差成比例，故稱差分放大電路。

在差模輸入時(shí)，Ui1 - Ui2 = Uid ，由式GS0504和式GS0505可得：

這表明差動(dòng)放大電路雙端輸入一雙端輸出時(shí)的差模電壓放大倍數(shù)等于單管放大電路的放大倍數(shù)。

計(jì)算差模放大倍數(shù)，可采用第二單元中介紹的微變等效電路分析法。先畫出圖Z0502電路的交流等效電路，如圖Z0504所示。這里要注意兩點(diǎn)，一是由于Ui1 = - Ui2 = Uid ／2，則 Ie1 = Ie2，流過Re的差模信號(hào)電流為零，因此，Re對差模信號(hào)相當(dāng)于短路，這與單管放大電路中的Re不同；二是由于Ui1 = - Ui2 ，且電路對稱，UC1升高多少，UC2就下降多少，RL的中點(diǎn)電位保持不變，對應(yīng)于交流地電位為零。因此，半邊交流等效電路如圖Z0504（b）所示。將圖中三極管用簡化h參數(shù)等效電路代替，便可求得單管放大電路的放大倍數(shù)，即：

若輸出信號(hào)取自圖Z0502電路某一管的集電極即單端輸出方式，此時(shí)，輸出信號(hào)有一半沒有利用，即Uod = Uo1（雙端輸出時(shí)Uod = 2Uo1 ），放大倍數(shù)必然減小一半，故：

  （單端輸出：T1集電極輸出） GS0508

二、共板抑制比CMRR

若圖Z0502電路輸入端輸入一對相位相同，大小相等的信號(hào)，這種輸入方式稱為共模輸入方式。所加信號(hào)稱為共模信號(hào)，用Uic表示，Uic = Ui1 = Ui2。溫度變化，電源電壓波動(dòng)等引起的零點(diǎn)漂移折合到放大電路輸入端的漂移電壓，相當(dāng)于輸入端加了"共模信號(hào)"，外界電磁干擾對放大電路的影響也相當(dāng)于輸入端加了"共模信號(hào)"?？梢?，共模信號(hào)對放大電路是一種干擾信號(hào)，因此，放大電路對共模信號(hào)不僅不應(yīng)放大，反而應(yīng)當(dāng)有較強(qiáng)的抑制能力。

圖Z0502電路，雙端輸出時(shí)，若電路完全對稱，則 UOC = UO1 - UO2 = 0，共模信號(hào)被完全抑制掉。若電路對稱性稍差，則由于共模輸入時(shí)，引起兩管電流變化是同相的，通過Re的電流約為單管射極電流的兩倍，Re對共模信號(hào)將產(chǎn)生很強(qiáng)的負(fù)反饋?zhàn)饔茫构材Ｐ盘?hào)仍能得到較強(qiáng)的抑制。

對共模信號(hào)而言，圖Z0502電路的等效電路如圖Z0505所示。其中圖（b）為半邊等效電路。由于Re僅對共模信號(hào)產(chǎn)生負(fù)反饋，而對差模。信號(hào)沒有影響，故稱之為共模負(fù)反饋電阻。電路中一般都將 Re選的很大，以對共模信號(hào)引入深度負(fù)反饋。根據(jù)深度負(fù)反饋放大電路的計(jì)算方法（Xi≈Xf ）可由圖示電路算出單端輸出時(shí)的共模放大倍數(shù)： Ui≈Uf = Ie（2Re + 1／2Rw）≈2 Re Ie

Uo = IoRc = - IeRc

可得：

（單端輸出時(shí)的共模放大倍數(shù)） GS0509

只要2Re>?/font>Rc，則Auc（單）<1，電路對共模信號(hào)就有較強(qiáng)的抑制能力。

為了衡量差動(dòng)放大電路對差模信號(hào)的放大和對共模信號(hào)的抑制能力，引入"共模抑制比"這一指標(biāo)。定義為：

CMRR越大，說明差動(dòng)放大電路的質(zhì)量越好。

雙端輸入-雙端輸出時(shí)，若電路完全對稱，則

它表明對稱性越高，抑制比越高。

雙端輸入-單端輸出時(shí)，

它表明Re越大，共模負(fù)反饋越強(qiáng)，共模抑制比越高。

三、輸入電阻和輸出電阻

差動(dòng)放大電路的差模輸入電阻是指差模輸入時(shí)，從兩輸入端看進(jìn)去的等效電阻，由圖I0544（a）的微變等效電路即可求得：

共模輸入電阻是指共模輸入時(shí)，從輸入端看進(jìn)去的等效電阻，由圖I0545（a）畫出微變等效電路可得：

電路的輸出電阻是從放大器輸出端看進(jìn)去的電阻。當(dāng)從雙端輸出時(shí)，其差模輸出電阻為：

ro（雙）＝2Rc　　　    GS0515

單端輸出時(shí)，其差模輸出電阻為：

ro （單）＝Rc 　　　GS0516

例題0401 已知：圖Z0502電路中，Rc＝30kΩ，Rs＝5kΩ，Re＝20kΩ，Ec＝EE＝15V，RL = ∞；二極管的β＝50、rbe = 4kΩ。

（1）試求雙端輸出時(shí)的差模放大倍數(shù)Aud（雙）；

（2）若電路改為從T1管集電極單端輸出，試計(jì)算此時(shí)的 Aud（單）、Auc（單）、CMRR；

（3）若T1、T2發(fā)射極接入調(diào)零電位器Rw＝200Ω、其滑動(dòng)端處于中間位置，則單端輸出時(shí)的Aud（單）、Auc（單）、CMRR各為多少？

解：（1）雙端輸出時(shí)的放大倍數(shù)為：

（2）單端輸出時(shí)，Aud（單）= （雙）

（3）接入RW后，它對共模信號(hào)和差模信號(hào)均產(chǎn)生負(fù)反饋?zhàn)饔?，從而使| Aud| 、|Auc| 均下降。當(dāng)單端輸出時(shí)：Aud（單）= -5.32 由于2Re>Rw ／2 ，Auc（單）幾乎不變，即Auc（單）≈-0.75，CMRR≈71。