助力通关硬件开发基础面专刊<17/30>--第四章 放大器---差分电路和功率放大器
4.1.9差分电路
【考点映射】》》》差分电路的优点
》》》差分电路的应用
》》》能画一下差分电路吗?
》》》共模抑制比指的是什么?
【出现频度】⭐⭐⭐⭐
【难度】★★
【参考答案】
差分电路的由来
人们在普通的直接耦合放大电路中,发现现象:输入端为0时,输出也会有变化缓慢的输出电压,这种称为零点漂移现象。
原因:温度会使元件参数发生变化,进而导致零点漂移的产生,也称为温漂。
解决措施:使用两只尽可能相同的管子,让温漂相互抵消,即构成差分电路。
差分电路的作用
差分电路的输入是两个信号的差值,输出是对这两个输入信号差值进行放大。
因此,差分电路最大特点是对共模信号有抑制作用,对差模信号能进行放大。
而在现实中,电路存在各种各样的干扰,例如上面提到的温漂,还有电磁干扰等等,这些干扰会使传输数据发生偏移,但是这些干扰有着一个共同点,就是它对导线的干扰和相应附近的导线的干扰是差不多的。
如果我们采用差分电路,如果存在干扰,会对两个输入产生相同的作用,通过做差,可以使干扰为0,达到抑制共模干扰的效果。
差分电路的应用
- 差分运放通常做放大器的输入级和中间级,抑制外界的干扰。
- 差分运放可以做数据采样前端电路,再用ADC进行采集处理。
典型的差分电路图:
下图为长尾式差分放大电路,是一种非常典型的差分放大电路。因 Re 接负电源 ,拖着长尾巴,而得名。
差分电路要保持理想对称,因此:
Rb1 = Rb2 = Rb , Rc1 = Rc2 = Rc ;
T1 管与 T2 管的特性相同:β1 = β2 = β,;rbe1 = rbe2 = rbe ;
Re 为公共的发射极电阻;
其交流等效电路如图:
我们可以得到:
差模放大倍数:
输入电阻:
输出电阻:
差分电路还有一些比较关键的指标:
1、共模放大倍数 ;式中为共模输入,是输入时的输出。
这个指标用于描述差分电路对共模信号的抑制能力
2、共模抑制比,差模信号放大倍数比上共模信号放大倍数的绝对值。
这个指标用于综合评价差分电路对差模信号的放大能力和对共模信号的抑制能力,数值越大,电路性能越好。