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  • 差分放大電路原理與基礎知識
    • 發布時間:2021-04-15 14:43:57
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    差分放大電路原理與基礎知識
    1、什么是差分信號?為什么要用差分信號?
    兩個芯片要通信,我們把它們用一根導線連接起來,一個傳輸 1,另一個接受 1,一個傳輸 0,另一個接受 0,不是很好嗎?為什么還要搞其他的花花腸子。
    因為有干擾,各種各樣的干擾,比如溫度,電磁輻射等等,這些干擾使得傳輸的 1 不再是理想的 1,傳輸的 0 也不再是理想的 0,但是這些干擾幾乎都有一個共同的特點,就是它對這條導線的干擾和它對這條導線附近導線的干擾是一樣的。
    利用這個特點,我們用兩個導線傳輸信號,一條導線傳輸我們要傳輸的信號 1010,另一條導線傳輸和他相反的信號 0101,在接收端,我們把這兩個信號做差,那么就會接收到 1 -1 1 -1 這樣的信號,再通過電平轉換或其他的手段就可以恢復出 1010 這個我們要傳輸的信號。干擾在做差的過程中被消除掉了。
    差分放大電路
    2、差分放大電路基本結構
    所有的電子元器件的特性都會受到溫度的影響,其中半導體材料受到影響的程度最大。對于 PN 結來說,溫度系數為 -2.5mV/°C,表示溫度每升高 1°C,二極管或三極管的管壓降就會降低 2.5mV,可以想象,溫度高到一定程度的時候,二極管的正向導通反向截止的特性也就不存在了,所有的半導體都無法正常工作了。
    在共射放大電路中,電路基礎:Lec16- 共射放大電路的設計,溫度的變化會產生三極管基極和發射極之間電壓的變化△Ube,這種現象成為“溫漂”。
    利用差分信號的思想,我們建立上面電路圖,輸入端(Ui1-Ui2),輸出端(Uo1-Uo2),就可以解決溫漂的問題。溫漂干擾在做差的過程中被消除掉了。
    3、長尾式差分電路
    一個更實用的設計是采用長尾式差分電路,如圖所示,這個電路可就厲害了,它可以
    差分放大電路
    單端輸入,單端輸出,放大倍數是普通共射放大電路的 1/2 倍。單端輸入,差分輸出,放大倍數是普通共射放大電路的 1 倍。差分輸入,單端輸出,放大倍數是普通共射放大電路的 1。差分輸入,差分輸出,放大倍數是普通共射放大電路的 2。這個電路之所以強大,是因為當溫度變化時,產生了△Ube,但是它通過引入一個恒流源補償△Ube,從而使 Re 兩端的電壓保持不變,這樣流過 Re 的電流也不變,導出流過 Rc 的電流不變,最終輸出的 Vo 不變。
    其中,ui 表示輸入信號,ube 表示三極管基極和集電極之間的電壓差,它是溫度的函數?,F在我們只考慮溫漂,ui 保持不變。只看溫度變化對輸出的影響。對這個式子兩端求導可得下式,這個式子表明溫漂引起的△Ube 會被△Ve 所補償。
    長尾式差分電路的仿真結果如下,從結果可以看出當單端信號輸入時,單端輸出的放大倍數是普通共射放大電路的 1/2。放大倍數可以利用公式 1 對 Ui 求導推出,這里不再推導。
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