詳解差分放大電路原理和基礎(chǔ)知識(shí)
發(fā)布時(shí)間:2019-07-10 責(zé)任編輯:lina
【導(dǎo)讀】?jī)蓚€(gè)芯片要通信,我們把它們用一根導(dǎo)線連接起來(lái),一個(gè)傳輸1,另一個(gè)接受1,一個(gè)傳輸0,另一個(gè)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(hào)?為什么要用差分信號(hào)?
兩個(gè)芯片要通信,我們把它們用一根導(dǎo)線連接起來(lái),一個(gè)傳輸1,另一個(gè)接受1,一個(gè)傳輸0,另一個(gè)接受0,不是很好嗎?為什么還要搞其他的花花腸子。
因?yàn)橛懈蓴_,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(gè)共同的特點(diǎn),就是它對(duì)這條導(dǎo)線的干擾和它對(duì)這條導(dǎo)線附近導(dǎo)線的干擾是一樣的。
利用這個(gè)特點(diǎn),我們用兩個(gè)導(dǎo)線傳輸信號(hào),一條導(dǎo)線傳輸我們要傳輸?shù)男盘?hào)1010,另一條導(dǎo)線傳輸和他相反的信號(hào)0101,在接收端,我們把這兩個(gè)信號(hào)做差,那么就會(huì)接收到1 -1 1 -1這樣的信號(hào),再通過(guò)電平轉(zhuǎn)換或其他的手段就可以恢復(fù)出1010這個(gè)我們要傳輸?shù)男盘?hào)。干擾在做差的過(guò)程中被消除掉了。
2、差分放大電路基本結(jié)構(gòu)
所有的電子元器件的特性都會(huì)受到溫度的影響,其中半導(dǎo)體材料受到影響的程度最大。對(duì)于PN結(jié)來(lái)說(shuō),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(huì)降低2.5mV,可以想象,溫度高到一定程度的時(shí)候,二極管的正向?qū)ǚ聪蚪刂沟奶匦砸簿筒淮嬖诹?,所有的半?dǎo)體都無(wú)法正常工作了。
在共射放大電路中,電路基礎(chǔ):Lec16-共射放大電路的設(shè)計(jì),溫度的變化會(huì)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(hào)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(wèn)題。溫漂干擾在做差的過(guò)程中被消除掉了。
3、長(zhǎng)尾式差分電路
一個(gè)更實(shí)用的設(shè)計(jì)是采用長(zhǎng)尾式差分電路,如圖所示,這個(gè)電路可就厲害了,它可以
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(gè)電路之所以強(qiáng)大,是因?yàn)楫?dāng)溫度變化時(shí),產(chǎn)生了△Ube,但是它通過(guò)引入一個(gè)恒流源補(bǔ)償△Ube,從而使Re兩端的電壓保持不變,這樣流過(guò)Re的電流也不變,導(dǎo)出流過(guò)Rc的電流不變,最終輸出的Vo不變。
其中,ui表示輸入信號(hào),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(duì)輸出的影響。對(duì)這個(gè)式子兩端求導(dǎo)可得下式,這個(gè)式子表明溫漂引起的△Ube會(huì)被△Ve所補(bǔ)償。
長(zhǎng)尾式差分電路的仿真結(jié)果如下,從結(jié)果可以看出當(dāng)單端信號(hào)輸入時(shí),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(duì)Ui求導(dǎo)推出,這里不再推導(dǎo)。
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