【導(dǎo)讀】莇羋薇羈芃羋蝕膃腿芇螂羆肅芆襖蝿莄蒞薄羄芀莄蚆螇膆莃蝿羃膂莂薈螅肈莂蟻肁莆莁螃襖節(jié)莀裊聿膈荿薅袂肄蒈蚇肈羀蕆蝿袀艿蒆葿肆芅蒆蟻罿膁蒅螄膄肇蒄袆羇莆蒃薆螀節(jié)蒂蚈羅膈薁螀螈肄薀蒀羃羀薀薂螆莈蕿螅肂芄薈袇裊膀薇薇肀肆薆蠆袃蒞薅螁肈芁蚅袃袁膇蚄薃肇肅芀蚅衿聿艿袈膅莇羋薇羈芃羋蝕膃腿芇螂羆肅芆襖蝿莄蒞薄羄芀莄蚆螇膆莃蝿羃膂莂薈螅肈莂蟻肁莆莁螃襖節(jié)莀裊聿膈荿薅袂肄蒈蚇肈羀蕆蝿袀艿蒆葿肆芅蒆蟻罿膁蒅螄膄肇蒄袆羇莆蒃薆螀節(jié)蒂蚈羅膈薁螀螈肄薀蒀羃羀薀薂螆莈蕿螅肂芄薈袇裊膀薇薇肀肆薆蠆袃蒞薅螁肈芁蚅袃袁膇蚄薃肇肅芀蚅衿聿艿袈膅莇羋薇羈芃羋蝕膃腿芇螂羆肅芆襖蝿莄蒞薄羄芀莄蚆螇膆莃蝿羃膂莂薈螅肈莂蟻肁莆莁螃襖節(jié)莀裊聿膈荿薅袂肄蒈蚇肈羀蕆蝿袀艿蒆葿肆芅蒆蟻罿膁蒅螄膄肇蒄袆羇莆蒃薆螀節(jié)蒂蚈羅膈薁螀螈肄薀蒀羃羀薀薂螆莈蕿螅肂芄薈袇裊膀薇薇肀肆薆蠆袃蒞薅螁肈芁蚅袃袁膇蚄薃肇肅芀蚅衿聿艿袈膅莇羋薇羈芃羋蝕膃腿芇螂羆肅芆襖蝿

　　

【正文】 極管的參數(shù)受溫度的影響。解決零漂最有效的措施是：采用差動電路。 差動放大電路原理及典型差動放大電路 差動放大電路原理及典型差動放大電路 從電路結(jié)構(gòu)上說，差動放大電路由兩個完全對稱的單管放大電路組成。由于電路具有許多突出優(yōu)點(diǎn)，因而成為集成運(yùn)算放大器的基本組成單元。 一、差動放大電路的工作原理 最簡單的 差動放大電路如圖 74 所示，它由兩個完全對稱的單管放大電路拼接而成。在該電路中，晶體管 T T2 型號一樣、特性相同， RB1 為輸入回路限流電阻， RB2 為基極偏流電阻， RC 為集電極負(fù)載電阻。輸入信號電壓由兩管的基極輸入，輸出電壓從兩管的集電極之間提取 (也稱雙端輸出 )，由于電路的對稱性，在理想情況下，它們的靜態(tài)工作點(diǎn)必然一一對應(yīng)相等。 圖 74 最簡單的差動放大電路 1．抑制零點(diǎn)漂移 在輸入電壓為零， ui1 = ui2 = 0 的情況下，由于電路對稱，存在 IC1 = IC2，所以兩管的集電 極電位相等，即 UC1 = UC2，故 uo = UC1 UC2 = 0。 當(dāng)溫度升高引起三極管集電極電流增加時，由于電路對稱，存在 ，導(dǎo)致兩管集電極電位的下降量必然相等，即 所以輸出電壓仍為零，即 。 由以上分析可知，在理想情況下，由于電路的對稱性，輸出信號電壓采用從兩管集電極間提取的雙端輸出方式，對于無論什么原因引起的零點(diǎn)漂移，均能有效地抑制。 抑制零點(diǎn)漂移是差動放大電路最突出的優(yōu)點(diǎn)。 但必須注意，在這種最簡單的差動放大電路中，每個管子的漂移仍然存在。 2．動態(tài)分析 差動放大電路的信號輸入有共模輸入、差模輸入、比較輸入三種類型，輸出方式有單端輸出、雙端輸出兩種。 (1)共模輸入。 在電路的兩個輸入端輸入大小相等、極性相同的信號電壓，即 ，這種輸入方式稱為共模輸入。大小相等、極性相同的信號為共模信號。 很顯然，由于電路的對稱性，在共模輸入信號的作用下，兩管集電極電位的大小、方向變化相同，輸出電壓為零 (雙端輸出 )。說明差動放大電路對共模信號無放大作用。共 模信號的電壓放大倍數(shù)為零。 (2)差模輸入。 在電路的兩個輸入端輸入大小相等、極性相反的信號電壓，即 ui1 = ui2 ,這種輸入方式稱為差模輸入。大小相等、極性相反的信號，為差模信號。 在如圖 74 所示電路中，設(shè) ui1 0 ui2 0，則在 ui1 的作用下， T1管的集電極電流增大 ，導(dǎo)致集電極電位下降 (為負(fù)值 )；同理，在 Ui2 的作用下， T2管的集電極電流減小，導(dǎo)致集電極電位升高 (為正值 )，由于 = ，很顯然， 和大小相等、一正一負(fù)，輸出電壓為 uo = 若 = 2V， = 2V，則 uo = 2 2 =4V 可見，差動放大電路對差模信號具有較好的放大作用，這也是其電路名稱的由來。 (3) 比較輸入 兩個輸入信號電壓大小和相對極性是任意的，既非差模，又非共模。在自動控制系統(tǒng)中，經(jīng)常運(yùn)用這種比較輸入的方式。 例如，我們要將某一爐溫控制在 1000 ℃，利用溫度傳感器將爐溫轉(zhuǎn)變成 電壓信號作為 ui2 加在 T2 的輸入端。而 ui1 是一個基準(zhǔn)電壓，其大小等于1000 ℃時溫度傳感器的輸出電壓。如果爐溫高于或低于 1000 ℃， ui2 會隨之發(fā)生變化，使 ui2 與基準(zhǔn)電壓 ui1 之間出現(xiàn)差值。差動放大電路將其差值進(jìn)行放大，其輸出電壓為 uo = Au(ui1 ui2). ui1 ui2 的差值為正，說明爐溫低于 1 000 ℃，此時 uo 為負(fù)值；反之， uo為正值。我們就可利用輸出電壓的正負(fù)去控制給爐子降溫或升溫。 差動放大 電路是依靠電路的對稱性和采用雙端輸出方式，用雙倍的元件換取有效抑制零漂的能力。每個管子的零漂并未受到抑制。再者，電路的完全對稱是不可能的。如果采用單端輸出 (從一個管子的集電極與地之間取輸出電壓 )零點(diǎn)漂移就根本得不到抑制。為此，必須采用有效措施抑制每個管子的零點(diǎn)漂移。 二、典型差動放大電路 典型差動放大電路如圖 75所示，與最簡單的差動放大電路相比，該電路增加了調(diào)零電位器 Rp、發(fā)射極公共電阻 RE 和負(fù)電源 EE。 圖 75 典型差動放大電路 下面分析電路抑制零點(diǎn)漂移的原理、發(fā)射極 公共電阻 RE(可以認(rèn)為調(diào)零電位器 Rp是 RE的一部分 )和負(fù)電源 EE 的作用。 由于電路的對稱性，無論是溫度的變化還是電源電壓的波動，都會引起兩個三極管集電極電流和電壓的相同變化，即 = ，或 U01= U02，因此，其中相同的變化量互相抵消，使輸出電壓不變，從而抑制了零點(diǎn)漂移。當(dāng)然，實(shí)際情況是：為了克服電路不完全對稱引起的零點(diǎn)漂移及減小每個三極管集電極對地的漂移電壓，電路中增加了發(fā)射極公共電阻 RE，它具有電流負(fù)反饋?zhàn)饔?，可以穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。例如溫度升高時， T1 和 T2 的集電極電流和 都要增大，它們的發(fā) 射極電流和會增大，流過發(fā)射極公共電阻的電流 IE= + 也會增大， RE 上的電壓增大， T1和 T2 的發(fā)射極電位升高，使和 減小，則和 減小，從而抑制了和的增加。這樣，由于溫度變化引起的每個管子的漂移，通過 RE 的作用得到了一定程度的抑制。抑制零點(diǎn)漂移的過程，如圖 76所示。由溫度變化造成每個三極管輸出電壓的漂移都得到一定程度的抑制，且 RE的阻值越大，抑制零漂的作用就會越強(qiáng)。 圖 76 抑制零點(diǎn)漂移的過程 由于差模信號使兩個三極管的集電極電流一增一減，只要電路的對稱性足夠好，其變化量的大小相等 ，流過 RE 的電流就等于靜態(tài)值不變，因此 RE對差模信號的放大基本上不產(chǎn)生影響。 既然 RE 不影響差模信號的放大，為了使 RE 抑制零漂的作用顯著一些，其阻值可以取得大一些。但是，在 UCC 一定的情況下，過大的 RE 會使管壓降UCE 變小，靜態(tài)工作點(diǎn)下移，集電極電流減小，電壓放大倍數(shù)下降。為此，接入負(fù)電源 EE 來補(bǔ)償 RE上的靜態(tài)壓降 (一般使 EE = )，從而保證兩個三極管合適的靜態(tài)工作點(diǎn)。 在輸入信號電壓為零時，因電路不會完全對稱，會使輸出電壓不等于零。這時可調(diào)節(jié)電位器 Rp 使輸出電壓為零，所以 Rp 稱為調(diào) 零電位器。但因 Rp會使電壓放大倍數(shù)降低，所以其阻值不宜過大，一般為幾十歐到幾百歐。 由以上分析可知，典型差動放大電路既可利用電路的對稱性、采用雙端輸出的方式抑制零點(diǎn)漂移；又可利用發(fā)射極公共電阻 RE 的作用抑制每個三極管的零點(diǎn)漂移、穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。因此，這種典型差動放大電路即使是采用單端輸出，其零點(diǎn)漂移也能得到有效地抑制。所以這種電路得到了廣泛 的應(yīng)用 理論教學(xué) —— 教學(xué)大綱 成都信息工程學(xué)院《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程教學(xué)大鋼 計(jì)劃學(xué)時： 64 學(xué)時 適用專業(yè) ：通信工程系、電子信息工程系、控制工程系、光電技術(shù)系。 課程的地位和作用： 《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》課程是工科電氣信息類專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課程，其工程性和實(shí)踐性都很強(qiáng)。它是繼《電路分析基礎(chǔ)》之后又一門主干技術(shù)基礎(chǔ)課程。并與《通信電子線路》一起為該專業(yè)的學(xué)生提供有關(guān)模擬電子電路必備的理論基礎(chǔ)知識，也為其它實(shí)踐性課程和專業(yè) 課程提供了必要的知識準(zhǔn)備。 課程特點(diǎn)與要求： 1：半導(dǎo)體器件一般都具有非線性特性，若嚴(yán)格按照描述電子電路的非線性方程分析電子電路往往是非常復(fù)雜的，難于求解的。而在工程背景下按照相對誤差概念進(jìn)行工程近似計(jì)算是解決此類問題的有效途徑，所以在教學(xué)過程中應(yīng)讓學(xué)生充分認(rèn)識到非線性器件、非線性電路及工程線性近似計(jì)算的特點(diǎn)。并掌握非線性問題線性化處埋的一般方法，同時也要認(rèn)識到近似計(jì)算是在一定相對誤差范圍內(nèi)進(jìn)行的。 2：隨著數(shù)字技術(shù)與微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，集成電路的應(yīng)用日益廣泛，并在電子技術(shù)幾乎所有領(lǐng)域里逐 步成功地取代了分立元件電路。因此在教學(xué)過程中應(yīng)加強(qiáng)集成電路應(yīng)用技術(shù)方面的教學(xué)內(nèi)容。 3：本課程是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的專業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)課程，為提高學(xué)生分析解決實(shí)際問題的能力和培養(yǎng)其工程素質(zhì)，在教學(xué)過程中應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)際技能和工程應(yīng)用方面的教學(xué)內(nèi)容，同時適當(dāng)減少一些繁鎖的理論推導(dǎo)和復(fù)雜計(jì)算。 4：在教學(xué)過程中應(yīng)注意內(nèi)容的適度更新，適當(dāng)引入新器件，新技術(shù)的介紹和應(yīng)用方面的知識。 教學(xué)內(nèi)容和推薦學(xué)時： 第 1 章 半導(dǎo)體二極管及其電路分析［ 6