【专题6:mcu硬件电路设计】 之 【24.运算放大器详解2 - 差分放大电路】

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1.普通负反馈电阻存在的问题

思考:下面的负反馈放大电路存在什么问题?
在这里插入图片描述
  反馈电阻能够抑制由于Ic变化(这种变化是环境等外在原因引起的,不是由于Ib发生变化而引起的)而影响的共模干扰;但是如果Ib由于某些干扰也发生变化(信号源上夹杂着杂波),反馈电阻R7是没有办法抑制的。

  譬如画圈的这些杂波,反馈电阻是不能抑制和调节的。
在这里插入图片描述

2.解决方式

(1)采用差分放大电路。
在这里插入图片描述
  分析:
  (1)当a输入+5V时,b也输入+5V:
  分析三极管Q1,信号a通过三极管的B极,流过三极管的E极到c再到d(地/-Vee);同理,三极管Q2,信号b也是通过该三极管的B极,然后再到c再到d。则在c处的电压为0V(因为左右两个三极管是完全一样的),即等价于c点是没有电流流过的(实际是有的,电流方向c—>d);没有电流流过等价于有一个电流从左往右流过,该电流的大小为0A。该电流是假想出来的,称为动态电流。

  (2)当a输入+5V,b输入-5V时:
  分析三极管Q1,信号a通过三极管的B极,流过三极管的E极到c再到d(地/-Vcc);同理,三极管Q2,因为E极是-VEE的,所以-5V还是比-VEE高,故右边的三极管还是能导通。故实际的电流的方向还是:Q1三极管E极---->c----->d;但由于a点的电压为+5V,b点的电压为-5V,所以就假想出有一个电流,该电流的方向是:a—>c---->e---->b,该电流就是动态电流,它只是为了方便计算而假想出来的电流,实际电流的方向不是这样流的。

  (3)该电路的输出端是f和g:输出信号是f和g之间的电压差。该电路被称为差分放大电路。如果只接了f端作为输出,该电路称为单端输出电路。如果两个都接了,即f和g都作为输出,则该电路称为双端输出电路。
注意:
  (1)双端输出是单端输出电压的两倍。

  (2)单端输出的信号是基于地来说的。

  (3)该电路是没有偏置电阻的(因为有一个三极管的E极接的负电源,所以),故在输入端不用加两个电容,即C1和C2。

  (4)输出信号也是对输入信号的放大。

3.差分放大电路的优点

  该电路可以不受信号源杂波的影响:当信号源有一个2V的杂波时,f端的电压会减小,但同时,g端的电压也会减小,故f端和g端之间的电压差不会变。即输出没有受2V杂波的影响。
  总结:
  负反馈电阻R5可以调节由于Ic变化而引起的干扰,差分输入可以抑制信号源杂波的影响,所以该电路是一个非常好的输入电路。

4.运放的理想状态

  无限制的放大差模输入信号,抑制直流共模干扰。

5.什么是差模信号

  两个三极管输入的信号是方向相反的,就称为差模信号。

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