抑制零漂基本差動(dòng)放大電路的改進(jìn)

李瑾

（晉中職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電系，山西 晉中 030600）

0 引言

多級(jí)放大電路由基本放大電路組成，級(jí)間耦合方式有阻容耦合、直接耦合和變壓器耦合，其放大倍數(shù)為各級(jí)放大倍數(shù)之積。因在硅芯片上制作電感和電容不容易，因此在集成電路中廣泛應(yīng)用的是直接耦合方式，但直接耦合存在零漂現(xiàn)象，即：輸入短路時(shí)，輸出仍有緩慢變化的電壓產(chǎn)生。溫度變化是引起零漂的主要原因，零漂對(duì)輸出信號(hào)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性影響很大，特別是輸入級(jí)（第一級(jí)）的零漂。如一三級(jí)放大電路，假設(shè)第一級(jí)電壓放大倍數(shù)為100，第二級(jí)電壓放大倍數(shù)為100，第三極電壓放大倍數(shù)為1，若第一級(jí)漂移100μV，則輸出漂移1V?？梢?jiàn)抑制輸入級(jí)零漂是關(guān)鍵。

文獻(xiàn)［1-4］分別從不同的方面對(duì)基本差動(dòng)放大電路的結(jié)構(gòu)和抑制零漂的工作原理進(jìn)行了分析，由文獻(xiàn)可知基本差動(dòng)放大電路由于其電路的對(duì)稱性，在雙端輸出時(shí)可以把零漂抑制掉，因此被廣泛應(yīng)用在集成電路中作為輸入級(jí)。但在實(shí)際電路中，要做到電路完全對(duì)稱是不可能的，電路的輸出端仍然會(huì)有零漂信號(hào)輸出，因此有必要對(duì)基本差動(dòng)放大電路加以改進(jìn)。

本文在分析基本差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，對(duì)基本差動(dòng)放大電路進(jìn)行了改進(jìn)，提出了采用恒流源式差動(dòng)放大電路抑制零漂。

1 基本差動(dòng)放大電路的結(jié)構(gòu)及特點(diǎn)

基本差動(dòng)放大電路的結(jié)構(gòu)如圖1 所示，它是由兩個(gè)晶體管組成的，信號(hào)電壓由兩個(gè)晶體管的基極輸入，輸出電壓則取自兩個(gè)晶體管的集電極之間。

該差動(dòng)放大電路具有以下特點(diǎn)：

1）電路的結(jié)構(gòu)具有對(duì)稱性。它由兩個(gè)完全對(duì)稱的共射電路組成，V1、V1的參數(shù)相同，對(duì)稱位置上的電阻阻值也相同。

2）電路采用正負(fù)雙電源供電。兩個(gè)晶體管的發(fā)射極都經(jīng)同一電阻Re接至負(fù)電源-UEE，該負(fù)電源能使兩管基極在接地（即ui1=ui2=0）的情況下，為兩晶體管提供偏置電流，以保證兩晶體管發(fā)射結(jié)正偏。由于電路對(duì)稱，在沒(méi)有信號(hào)輸入的情況下，uo1=uo2，uo=uo1-uo2=0，從而實(shí)現(xiàn)零輸入、零輸出。

3）零漂被抑制。由于電路的對(duì)稱性，溫度的變化對(duì)左右兩個(gè)晶體管放大電路的影響是一致的，相當(dāng)于給兩個(gè)放大電路同時(shí)加入了大小和極性完全相同的輸入信號(hào)。在電路完全對(duì)稱的情況下，兩管的集電極電位始終相同，使差動(dòng)放大電路的輸出為零，不會(huì)像直接耦合放大電路那樣出現(xiàn)漂移電壓，從而抑制了放大電路中的零漂現(xiàn)象。

圖1 基本差動(dòng)放大電路

2 基本差動(dòng)放大電路的改進(jìn)

2.1 基本差動(dòng)放大電路存在的問(wèn)題

基本差動(dòng)放大電路由于其電路的對(duì)稱性，在雙端輸出時(shí)可以把零漂抑制掉。但在實(shí)際電路中，要做到電路完全對(duì)稱是不可能的，基本差動(dòng)放大電路存在著以下一些問(wèn)題：

（1）由于電路的不對(duì)稱性，電路的輸出端仍然會(huì)有零漂信號(hào)輸出。

（2）由于基本差動(dòng)放大電路在電路設(shè)計(jì)上沒(méi)有采取穩(wěn)定工作點(diǎn)Q 的措施，當(dāng)溫度變化較大時(shí)，有可能使兩晶體管進(jìn)入截止區(qū)或飽和區(qū)。

（3）在實(shí)際電路中，常常需要單端輸出信號(hào)，而這時(shí)電路的零漂現(xiàn)象仍然比較嚴(yán)重，只不過(guò)是比單管基本放大電路增加了一些抑制零漂的能力而已，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到實(shí)際應(yīng)用的要求。

為了解決上述問(wèn)題，本文在基本差動(dòng)放大電路的基礎(chǔ)上加以改進(jìn)，提出了采用恒流源式差動(dòng)放大電路來(lái)抑制零漂。

2.2 恒流源式差動(dòng)放大電路結(jié)構(gòu)和原理

恒流源式差動(dòng)放大電路如圖2 所示。圖中恒流源由V3和穩(wěn)壓二極管構(gòu)成，采用穩(wěn)壓二極管可保證當(dāng)溫度變化時(shí)，V3發(fā)射極電阻Re上的電壓基本保持不變，進(jìn)而保證V3的發(fā)射極電流基本保持穩(wěn)定，V1、V2兩個(gè)放大管的集電極電流之和近似等于V3的發(fā)射極電流，所以V1、V2兩個(gè)放大管的集電極電流將不會(huì)因溫度的變化而同時(shí)增大或減小，恒流源式差動(dòng)放大電路起到了抑制零漂的作用。

圖2 恒流源式差動(dòng)放大電路

3 結(jié)語(yǔ)

本文分析了基本差動(dòng)放大電路的結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，基本差動(dòng)放大電路是利用電路的對(duì)稱性抑制零漂的，但在實(shí)際電路中，要做到電路完全對(duì)稱是不可能的，因此本文對(duì)基本差動(dòng)放大電路做了改進(jìn)，采用恒流源式差動(dòng)放大電路來(lái)保證當(dāng)溫度變化時(shí)兩放大管的集電極電流不發(fā)生變化，進(jìn)而起到抑制零漂的作用。

［1］陳松景，孫晶華，梁原華，等.差動(dòng)放大電路共模干擾抑制能力的研究［J］.哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2009（1）：37-39.

［2］譚漢洪，趙響.差動(dòng)放大電路的實(shí)驗(yàn)研究［J］.電腦知識(shí)與技術(shù)，2010（33）：80-83.

［3］高美蓉.如何抑制直接耦合放大電路中零點(diǎn)漂移［J］.現(xiàn)代電子技術(shù)，2010（12）：50-52.