导读：当差分放大器的两个输入端输入一对共模信号（大小相等、极性相同的一对信号，如果电路完全对称，说明差分放大器双端输出时，所以差分放大器即使是单端输出，对共模信号也无放大作用，常用共模抑制比KCMR来表征差分放大器对共模信号的抑制能力，说明差分放大器对共模信号的抑制力愈强，放大器的性能愈好，将放大器的①端与②端相连接，如果电路的对称性很好，共模放大倍数AUC≈0，如果电路的对称性不好，放大器的共模抑
3．共模特性
当差分放大器的两个输入端输入一对共模信号（大小相等、极性相同的一对信号，如漂移电压、电源波动产生的干扰等）△Uic时，则：
（1）双端输出时，由于同时从两管的集电极输出，如果电路完全对称，则输出电压上△UC1≈UC2，共模电压增益为
?U0C?UC1??UC2
(3.3.6) ?Uic?Uic
如果恒流源电流恒定不变，则△UC1=△UC2≈0，则Auc≈0。说明差分放大器双端输出时，
对零点漂移等共模干扰信号有很强的抑制能力。
（2）单端输出时，由于只从一管的集电极输出电压△UC1或△UC2，则共模电压增益为
?Uoc?Uc2R'
(3.3.7) ?Uic?Uic2R'e
式中Re为恒流源的交流等效电阻，即
R'e?rce3(1?
Rbe3?RB?RE3
rbe3?300??(1??)
式中Rbe3为V3的集电极输出电阻，一般为几百千欧。
由于R'e□R'L，则共模电压增益AUC&1。所以差分放大器即使是单端输出，对共模信号也无放大作用，仍有一定的抑制能力。
常用共模抑制比KCMR来表征差分放大器对共模信号的抑制能力，即
(3.3.11) Auc
(3.3.12) Auc
KCMR愈大，说明差分放大器对共模信号的抑制力愈强，放大器的性能愈好。
共模抑制比KCMR的测量方法如下：当差模电压增益Aud的测量完成后，将放大器的①端与②端相连接，输入Uic=500mV，fi=l00Hz的共模信号。如果电路的对称性很好，恒流源恒定不变，则UC1与UC2的值近似为零，示波器观测UCl与UC2的波形近似于一条水平直线。共模放大倍数AUC≈0，则共模抑制比KCMR为
如果电路的对称性不好，或恒流源不恒定，则UC1、UC2为―对大小相等极性相反的正弦波，用交流毫伏表测量UC1、UC2，则共模电压增益为
UC1?UC2U'
或Auc?C1（单端输入时）
放大器的共模抑制比KCMR为：KCMR?20lg
由于Auc&&1，所以放大器的共模抑制比也可以达到几十分贝。在要求不高的情况下，
可以用一固定电阻代替恒流源，V1、V2也可采用特性相近的两只晶体管，而不一定要用对管，可以通过调整外参数使电路尽可能对称。
3.3.4、设计举例
设计一具有恒流源的单端输入一双端输出差动放大器。 已知
+VCC=12V，－VEE=－12V，RL=20kΩ，Uid=20Mv。 性能指标要求Rid&20kΩ，Aud≥20，KCMR&60Db。 1．确定电路连接方式及晶体管型号
题意要求共模抑制比较高，即电路的对称性要好，所以采用集成差分对管BG319或FHIB，BGl9内部有4只特性完全相同的晶体管，引脚如图3.3.7所示。FHIB内部有两只特性相同的晶体管，引脚如图3.3.8所示。图3.3.9为具有恒流源的单端输入一双端辅出差分放大器电路，其中V1、V2、V3、V4为BG319的4只晶体管，在图示仪上测量β1=β2=β3=β4=60。
2．设置静态工作点计算元件参数
差动放大器的静态工作点主要由恒流源I0决定，故一般先设定I0。I0取值不能太大，I0
越小，恒流源越恒定，漂移越小，放大器的输入阻抗越高。但也不能太小，一般为几毫安左右。
这里取I0=1mA,由式（3.3.13）、（3.3.14）得
图3.3.7 BG319引脚图
图3.3.8 FHIB管脚图
=0.5mA 226mV
rbe=300?+(1+?)=3.4k?
IR=IO=1mA,Ic1=Ic2=
图3.3.9 设计举例的实验电路
要求Rid&20kΩ,由表3.3.1可得
Rid=2(Rid+Rbe)&20k?
Rb1&6.6k? 取
Rb1=Rb2=6.8k? 要求Aud&20，由表3.3.1可得
由表3.3.1得
'L'L
=6.7k? =RC//RL/2
'RL?RL/2
RC=?20.3k? '
RC1= RC2=20k?
由式（3.3.3）得
UC1?UC2?UCC?ICRC?2V
UC1、UC2分别为V1、V2集电极对地的电压，而基极对地的电压UB1、UB2则为
Rb1?0.08V?0V
UE1?UE2?0.7V
射极电阻不能太大，否则负反馈太强，使得放大器增益很小，一般取100Ω左右的电位器，以便调整电路的对称性，现取RP1=100Ω。
对于恒流源电路，其静态工作点和元件参数计算如下： 由式（3.3.1）得
R+RE=11.3K?
射极电阻RE一般取几千欧，这里取RE3=RE4=2kΩ，则R=9kΩ。为调整I0方便，R用5.1kΩ固定电阻与10kΩ电位器RP2串联
3)．静态工作点的调整方法
输入端①接地，用万用表测量差分对管V1、V2的集电极对地的电压UC1、UC2。如果电路不对称，则UCl与UC2不等，应调整RP1，使其满足UC1=UC2，再测量电阻RCl两端的电压，并调节RP2，使I0?2
，以满足设计要求值（如1mA）。
3.5、电路安装与调试
认真安装，并仔细检查电路后通电。 1．静态工作点的调试
输入端①接地，用万用表测量集电极对地的电压UC1、UC2。若UC1≠UC2，证明电路不对称，应调整RP1，测得③、④间电压为零，使得UC1=UC2，这一过程称之为调零。量电阻RC1两端的电压，井调节RP2使I0=2
，满足设计要求值（如lmA）。由于I0为设定值，不一定使两
只管子工作在放大状态，所以要用万用表分别测量各极对地的电压，即UC1、UB1、UE1、UC2、
UB2、UE2。这时UBE≈0.7V，UCl应为正几伏电压。如果V1、V2已经工作在放大状态，再利用差模传输特性曲线，观测电路的对称性，并调整静态工作点I0的值。将输入端①输入差模信号Uid=20mV，其测量方法见图2-24。进一步调节RP1、RP2使传输特性曲线尽可能对称。如果选用的是特性不太一致的晶体管作为差分对管，改变RP1，RP2的值仍然不能使特性曲线对称时，可适当调整电路外参数，如RC1或RC2，使RC1与RC2不等，以满足特性曲线对称。待电路的差模特性曲线对称后，移去信号源，再用万用表测量各三极管的电压值，并记录下来，然后再计算静态工作点I0、UCE1、UCE2、UCE3、Aud、Auc、KCMR和Rjd的值。
3.3.6、实验容与设计任务
1．基本要求
设计一个单端输入一双端输出差动式直流放大电路，当输入信号Uid=100mV时，输出电压不小于2V，KCMR&40dB。电源电压为±12V，辐入信号是频率为lkHz，幅值为20mV的交流信号，负载电阻RL=20kΩ，
．设计一个带有恒流源的单端输入一单端输出的差动放大器。已知电源电压为±12V，辐入信号是频率为lkHz，幅值为20mV的交流信号，负载电阻RL=20kΩ。要求Rid&10kΩ，Aud&15，KCMR&50dB。
3.3.7、实验研究与思考题
1．差动放大器中两管及元件对称对电路性能有何影响？ 2．为什么电路在工作前需进行零点调整？
3．恒流源的电流I0取大一些好还是取小一些好？
4．用一固定电阻Re=1kΩ代替恒流源电路，即将Re跨接在负电源和电位器RP1滑动端之间，输入共模信号Uid=500mV，观察UC1与UC2波形，其大小、极性和共模抑制比KCMR与恒流源电路相比有何区别？为什么？
5．可否用交流毫伏表跨接在输出端③与④之间（双端输出时）测差动放大器的输出电压U0d？为什么？
6．用一根短路线将RP1短接，传输特性曲线有何变化？为什么？如果用两只100Ω，由电阻代替RP1传输特性又如何变化？为什么？
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差动放大电路设计实验等内容。本文共2页
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长尾式差动放大电路
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