华中科技大学模拟电子技术 07-2.ppt

7.2 差分式放大电路 7.2.0引言（零漂和差共模信号） 7.2.1 差分式放大电路的一般结构 7.2.2 FET差分式放大电路 7.2.3 BJT差分式放大电路 2 2.差模信号和共模信号 1.零点漂移 7.2.0 引言（零漂和差共模信号） 3 产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。 克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿，差分放大电路 什么是零点漂移现象：ΔvI＝0，ΔvO≠0的现象。 7.2.0 引言 1.零点漂移 4 直接耦合多级放大电路的零点漂移问题 例如： 若第一级漂了100 uV， 若第二级也漂了100 uV， 假设 第一级或前几级是关键 漂了 100 uV 漂移 10 mV+100 uV 漂移 1 V+ 10 mV 漂移 1 V+ 10 mV 5 (1)单端信号易受噪声干扰的原因： 信号与噪声使用相同的参考点（地）！ 2.差模信号和共模信号 6 差模信号介绍： 定义：两信号的振幅相等，相位相反，两路信号之差作为信号 特点：差模信号幅值为正向信号幅值的两倍 =2vi1 特点：差模两信号反向等幅变化 7 共模信号介绍： 定义：两信号的振幅相等，相位相同，两路信号之差作为信号 特点：共模信号幅值零 =0 ！！！ 特点：共模两信号同向等幅变化 8 差模和共模信号混合工作： =2vi1 共模信号被抵消！ 9 现实生活中的差模信号： USB 网线 单端信号： 同轴电缆 RS422 RS232 10 差分信号（Differential Signal）特点： 抗干扰能力强（电磁、温度、时间） 当外界存在噪声干扰时 几乎是同时被耦合到两条线上 而接收端关心的只是两信号的差值 所以外界的共模噪声可以被完全抵消 相邻两层耦合要求紧密参数一致 相对的是单端信号 11 如何放大差分信号： vi=vi1-vi2 vo=vo1-vo2 放大差异幅值 用两个完全相同的放大器同时放大同相和反相信号，输出信号的差为放大的差分信号。 12 差分放大电路的合并： vi=vi1-vi2 vo=vo1-vo2 13 合并电路的好处： 1.当差模信号输入时，由于两个ic电流一升一降，ve的点位如何？ 2.但两个输入为零时，Ve的点位如何？ 1. 差模信号和共模信号的概念 7.2.1 差分式放大电路的一般结构 差分式放大电路输入输出结构示意图 差模信号 共模信号 差模电压增益 共模电压增益 总输出电压 共模抑制比 反映抑制零漂能力的指标 7.2.1 差分式放大电路的一般结构 根据 有 共模信号相当于两个输入端信号中相同的部分 差模信号相当于两个输入端信号中不同的部分 两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。 用vid、vic表示vi1和vi2 1. 差模信号和共模信号的概念 7.2.1 差分式放大电路的一般结构 两输入端中的共模信号大小相等，相位相同；差模信号大小相等，相位相反。 差分式放大电路输入输出结构示意图 7.2.1 差分式放大电路的一般结构 2. 零点漂移 输入信号为零时，输出电压不为零且缓慢变化的现象。 产生零漂的主要原因： 温漂指标： （1）温度变化引起，也称温漂 （2）电源电压波动 温度每升高1oC，输出漂移电压按电压增益折算到输入端的等效输入漂移电压值。 7.2.1 差分式放大电路的一般结构 3. 三端器件组成的差分式放大电路 7.2.2 FET差分式放大电路 1. MOSFET电路组成 T1、T2对称 源极共用电流源支路 7.2.2 FET差分式放大电路 静态 2. 工作原理 由 可求得 VGSQ 最后需要校验是否工作在饱和区 7.2.2 FET差分式放大电路 vi1和vi2大小相等，相位相反。vO1和vO2大小相等，相位相反。 vO = vO1-vO2? 0，信号被放大 2. 工作原理 动态：仅输入差模信号 7.2.2 FET差分式放大电路 vi1和vi2大小相等，相位相同。vO1和vO2大小相等，相位相同。 vO = vO1-vO2= 0，双端无信号输出 2. 工作原理 动态：仅输入共模信号 实际上单端输出时也有很强的共模信号抑制能力 7.2.2 FET差分式放大电路 温度变化和电源电压波动，都将使两个漏极电流产生变化，且变化趋势相同。 其效果相当于在两个输入端加入了共模信号 2. 工作原理 抑制零点漂移原理 7.2.2 FET差分式放大电路 （1）差模情况 A 双入、双出 3. 主要指标计算 vi1和vi2大小相等，相位相反 iD1的增加量等于iD2的减小量（或者相反） 流过源极公共支