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差动放大电路工作原理是什么?差动放大电路静态工作点分析

创作时间:
作者:
@小白创作中心

差动放大电路工作原理是什么?差动放大电路静态工作点分析

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https://www.21ic.com/a/974855.html

差动放大电路(差分放大电路)是电子工程中常用的一种电路结构,主要用于抑制零点漂移(温漂)。本文将详细介绍差动放大电路的工作原理及其静态工作点分析。

差动放大电路工作原理

零点漂移现象的产生,其原因有很多,但最为主要的原因还是晶体管受到外部温度变化所引起的静态工作点的波动,所以零点漂移也常被称为温度漂移,简称温漂。那差分放大电路是如何做到抑制温漂的呢?

上图所示电路为长尾差分放大电路,当两端的输入信号电压为零,即 uI1=uI2=0 时,也就是电路处于直流工作状态。理想情况下,因为 T1与 T2管的电气特性完全相同,其外接电阻参数也相同,那么就有集电极对地电位Ucq1=Ucq2的结果,所以静态时的输出电压Uo=0。

如果外界温度升高了,理想情况下,Icq1和Icq2也会同时增大,而且其增大幅度完全相同,从而导致两个集电极电阻上的压降出现等值幅度的增大,进而使 Ucq1和 Ucq2同时等值幅度变化,所以输出Uo=Ucq1–Ucq2=0保持不变。如果外界温度降低了,将会引起上述变化的一个反过程,最后得到的结果还是输入电压保持不变。经过上述分析,我们发现差分电路巧妙地利用电路的对称性消除了放大电路在输出端的零点漂移。此外,增大发射极电阻也可以稳定工作点。实际上,集成电路中的差分对管,不会完全一致,总存在不对称的情况,因此运算放大器总存在温漂。所以,当运放做为微弱信号的前级时,温漂称为非常重要的技术指标。

差动放大电路静态工作点分析

由于温度变化而引起的电压漂移是零点漂移的主要成分,用热敏元件进行温度补偿不失为一种解决温漂的好办法。受补偿思想启发,用2只型号和特性都相同的晶体管来进行补偿,也收到了较好的抑制零点漂移的效果,这就是差动放大电路(也称差分放大电路)。

如图所示,将开关S1拨到位置3,A、B两点接地短路,构成典型的差分放大电路。

  1. 调节零点
    不接入信号源,将A、B与地短接,调节零点电位器Rp,使得万用表XMM1电压值为0。

  2. 分析静态工作点
    如上图所示,
    三极管Q1:基射电压Ube1≈607.1mV,基集电压Ubc1≈-6.4V,则Q1工作在放大区;
    三极管Q2:基射电压Ube2≈607.1mV,基集电压Ubc2≈-6.4V,则Q2工作在放大区。

从静态电位可判断,Q1与Q2的工作状态完全相同。

现在,我们了解了差动放大电路的结构,并通过静态分析得到Q1与Q2两个晶体管的工作状态完全相同,这与抑制零点漂移有什么关系呢?

由于该电路较复杂,我们将分几天说明其具体功能,如有条件,也请大家在仿真软件中完成该电路的绘制,如对电路结构有异议,请留言共同探讨。

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