VI-B1H-CVAvc=uoc/uic=uoc1-uoc2/uic≈0      (⒍2.13)

实际上,要达到电路完全对称是不可能的,但即使这样,这种电路抑制共模信号的能力还是很强的。如前所述,共模信号就是伴随输人信号一起加人的干扰信号,即对两边输人相同或接近相同的干扰信号,因此,共模电压增益越小,说明放大电路的性能越好。

单端输出的共模电压增益表示两个集电极任一端对地的共模输出电压与共模信号电压之比,由图6.2.5b可得

Auc1=uoc1/uic=uoc2/uic=-brc/rbe+(1+b)2ro          (⒍2.14)

一般情况下,(1+b)2ro>>rbe,b>>1,故式(6.2.14)可简化为

(a)射极耦合差分式放大电路在共模输人时的交流通路 (b)共模输人半边小信号等效电路

auc1=-c/2roR              (6.2.15)

由式(6.2.15)可以看出,ro越大,即电流源Jo越接近理想情况,丸cl越小,说明它抑制共模信号的能力越强。

共模抑制比KcMR①,为了说明差分式放大电路抑制共模信号的能力,常用共模抑制比作为一项技术指标来衡量,其定义为放大电路差模信号的电压增益丸d与共模信号的电压增益Avc之比的绝对值,即

KcMR的下角系Common Modc Rejection的缩写。

               KcMR=|aud/auc|              (⒍2.16)

由此可见,差模电压增益越大,共模电压增益越小,则抑制共模信号的能力越强,放大电路的性能越优良,因此希望KcMR值越大越好。共模抑制比有时也用分贝(dB)数来表示,即

               KGMR=201g|aud/auc|db     (⒍2.17)

在差分式放大电路中若电路完全对称,如由双端输出,则共模电压增益auc=0,其共模抑制比Kc.MR将是一个很大的数值,理想情况下为无穷大。如从单端输出,则根据式(6.2,12a)和式(6.2.15)可得共模抑制比的表达式为

              kcmr1= |aud1/auc1=bro/rbe|             (⒍2.18)

由上式可知,电流源的小信号电阻ro的数值越大,抑制共模信号的能力愈强,这与前面分析的结论是一致的。

单端输出时,总的输出电压由式(6.2.9)(其中Aud=aud1,auc=Aucd1)和式(⒍2,18)得

uo1=adu1uid(1+uic/kcmr1uid)    (6.2.19)

由上式可知,在设计放大电路时,必须至少使共模抑制比ΚcMR大于共模信号与差模信号之比,例如,设KcMR1=1000,oic=1 mV,rid=1 uⅤ,则式(6.2.19)中的第二项与第一项相等,这就是说,当放大电路的共模抑制比为1000时,两输人端的信号差为1 uV,它与两输入端加有1 mⅤ的共模信号所得到的输出电压相等。显然,如果将KcMR1值增至10000,则式(6.2.19)中的第二项只有第一项的十分之一,再一次说明共模抑制比愈高,抑制共模信号的能力愈强。

频率响应,双端输入、双端输出的差分式放大电路,因两边电路对称,因而可用单边共射极电路来分析。由于存在密勒效应,其高频响应与共射极放大电路相同。但因差分式放大电路采用直接耦合方式,因此它具有极好的低频响应。

关于输入电阻和输出电阻的计算,可按通常的方法处理,其结果见表6.2.1,读者可自行分析。

综上分析可知,差分式放大电路有两种输人方式和两种输出方式,组合后便有四种典型电路,现将它们的电路图、技术指标和用途归纳为表6,2,1,以便于比较和应用。

例6,2.1 电路如图6.2,2所示,设Tl、T2的b=200,vbE=0.7Ⅴ,rbb`=200Ω, ro=1 mA, Rcl=Rc2=Rc=10 kΩ, ycc=+10Ⅴ, -ym=~10V。 试求:

电路的静态工作点;双端输人、双端输出的差模电压增益aud、差模输人

电阻rid、输出电阻Ro;当电流源的ro=83 kΩ时,单端输出时audl、Auc1和

KcMR1的值;当电流源fo不变,差模输入电压vjd=0,共模输人电压vic=-5Ⅴ或+5Ⅴ时的ycE值各为多少?

解:静态工作点及rbe由于ro=1mA,差分对管的集电极电流和电压分别为

rc=rcl=Jc2=ro=0.5mA

ycl=vc2=ycc-rc=1oⅤ-0・5×10Ⅴ=5Ⅴ

因        uil=ui2=0,yE=-ybE=~0.7Ⅴ

所以    vcEI=vcE2=vc-ve=f5-(-0.7)JV=5.7V

rbe=rbb+(1+b)26(mv)/ic=200Ω+(1+200)26/0.5Ω=10.7 kΩ

双端输入、双端输出时的uid、Rid和Ro

aud=-brc/rbe=-200*10kΩ/10.7kΩ=-187

Rid=2rbe=21.4 kΩ

Ro=2Rc=20kΩ

单端输出时

aud1=1/2aud=-9⒊5

auc1=-rc/2ro=-10kΩ/2*83kΩ=-0.06

Kcm1=|aud1/auc1|=93.5/0.06=1558

uic=-5V或+5V时的vcE各为多少

当uic=-5V,ve=(-5-0.7)V=-5.7V,rc1=o,5 mA,Vcl=5V

所以     vce=y(r1=yt~1F=5V-(-5.7V)=10.7V

当   uic=+5V,ve=(5-0.7)V=4,3V,li1=5V

I/σ=ycrl=vc1-vE=5V-4.3V=0.7V

由上分析可知,当共摸电压ric变化时,电流源Jo和ic1、ic2不变,但vce变了,这意味工作点变了,当uic=5V时,TI、T2进人饱和|K,这说明对输人的共模电压要限制在一定的范围内,才保证T1和T2工作在线性放大区。