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詳解差分放大電路原理和基礎知識

發(fā)布時間:2019-07-10 責任編輯:lina

【導讀】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。
  
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?shù)?不再是理想的1,傳輸?shù)?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?shù)男盘?010,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?shù)男盘?。干擾在做差的過程中被消除掉了。
 
詳解差分放大電路原理和基礎知識
 
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(shù)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(chǎn)生三極管基極和發(fā)射極之間電壓的變化△Ube,這種現(xiàn)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
 
詳解差分放大電路原理和基礎知識
 
單端輸入,單端輸出,放大倍數(shù)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(shù)是普通共射放大電路的1倍。差分輸入,單端輸出,放大倍數(shù)是普通共射放大電路的1。差分輸入,差分輸出,放大倍數(shù)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(chǎn)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(shù)。現(xiàn)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(shù)是普通共射放大電路的1/2。放大倍數(shù)可以利用公式1對Ui求導推出,這里不再推導。
 
 
 
 
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