差分放大電路是模擬電子技術中的一種基本電路,廣泛應用于信號處理、測量和放大領域。它最突出的特性是可以抑制共模信號(即共模干擾或噪聲),同時放大差模信號(即所需的有用信號)。這種電路通常由對稱的晶體管組成,能夠提供很高的共模抑制比(CMRR)。
差分放大電路的基礎結構通常包含至少兩個輸入端和兩個輸出端,核心是由一對N型或P型金屬-氧化物-半導體場效應晶體管(MOSFETs)或雙極型晶體管(BJTs)組成的。這些晶體管被配置為負載互補的形式,通常稱為“長尾對”或“恒流源”結構。
在差分放大電路中,兩個輸入信號分別是非反相輸入(+)和反相輸入(-)。理想情況下,當兩個輸入端施加相同的信號時(即共模信號),輸出沒有變化,因為電路對這些信號具有抑制作用。而當兩個輸入信號存在差異時(即差模信號),這個差異會被放大并出現在輸出端。
在電子電路的設計中,特別需要注意溫度對半導體器件特性的影響。由于半導體材料的特性極大地受溫度影響,PN結的溫度系數通常為-2.5mV/°C,這意味著每升高1°C,二極管或三極管的結電壓會降低2.5mV。
隨著溫度的增加,當達到一定的水平時,二極管正向導電和反向截止的關鍵特性將消失,導致所有半導體器件停止正常工作。在共射放大電路的具體應用中,這種溫度變化引起的基極與發射極間電壓差的變化,被稱作“溫漂”。
因此,在設計Lec16-共射放大電路時,必須考慮到溫漂現象,并采取適當的措施來確保電路的穩定性和可靠性。
差分放大電路在許多高精度的測量和信號處理應用中都非常有用。例如,在生物電位測量(如心電圖ECG)、應變計測量橋、數據采集系統以及高速通信接口等方面都能找到它的身影。
綜上所述,差分放大電路以其高共模抑制能力和良好的信號放大特性,在現代電子技術中扮演著重要的角色。通過精確的設計和匹配元件,可以實現高性能的信號處理解決方案。
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