差分放大電路單端輸入信號(hào)的射極耦合傳輸及等效變換

0引言

　　圖1所示為典型長(zhǎng)尾式單端輸入差分放大電路，利用電路分析的方法將單端輸人信號(hào)線等效變換成差模輸入信號(hào)、共模輸入信號(hào)的疊加，可深入理解輸入信號(hào)線經(jīng)發(fā)射極耦合傳輸、等效變換的過程。

　　以下分析，假設(shè)電路中對(duì)稱元件的參數(shù)相同。

圖1 長(zhǎng)尾式單端輸入差分放大電路

　　1 單端輸入信號(hào)發(fā)射極耦合傳輸及分解

　　圖1所示電路，輸人信號(hào)線經(jīng)ui經(jīng)T1的發(fā)射極耦合傳輸?shù)絋2的發(fā)射極，輸人回路的微變等效電路如圖2所示。其中： rbc為晶體管的輸人電阻；β為晶體管的電流放大系數(shù)。

圖2 單端輸入差分放大電路輸入回路的微變等效電路

　　在圖2中所設(shè)定的ui參考極性下，輸人回路所產(chǎn)生的各處電流、電壓是ib1為T1的基極電流，ie1為 T1的發(fā)射極電流，；ib2為T2 的基極電流；ie2為T2的發(fā)射極電流，；ie為發(fā)射極電阻Re中的電流；ue為發(fā)射極電位。

　　由圖2及KCL有：

　　變換式（1）有：

     由圖2及式（2），輸入信號(hào)ui可表示為：

     變換式（3）：

     由圖2及式（2），式（4），發(fā)射極電位ue可表示為：

     由圖1及圖2，ui作用下所產(chǎn)生的左邊輸入端和發(fā)射極之間的電極為：

     由圖1及圖2，ui作用下所產(chǎn)生的右邊輸入端和發(fā)射極之間的電壓為：

     式（6）、式（7）中，為作用于輸入端和發(fā)射極之間的每邊差模輸入信號(hào)；為作用于輸入端和發(fā)射極之間每邊的共模輸入信號(hào)即總的共模輸入信號(hào)，表達(dá)式中含發(fā)射極電阻Re ；反映了Re對(duì)共模輸入信號(hào)的抑制作用，發(fā)射極電阻Re越大，共模負(fù)反饋抑制作用越強(qiáng)，共模輸人信號(hào)越小。

　　式（6）、式（7）表明，輸入信號(hào)ui在輸入回路可等效分解為差模輸入信號(hào)、共模輸入信號(hào)的疊加，如圖3所示。

圖3 ui等效分解為差模輸入信號(hào)、共模輸入信號(hào)疊加

　　圖4，圖5為輸入信號(hào)ui分解后差模輸入單獨(dú)作用等效電路及共模輸入單獨(dú)作用的等效電路。

圖4 ui分解后的差模輸入單獨(dú)作用等效電路

圖5 ui分解后的共模輸入單獨(dú)作用等效電路

　　2 信號(hào)的等效變換

　　在保持輸入端和發(fā)射極之間的差模輸入信號(hào)不變，既保持輸入端所產(chǎn)生的差模輸入電流不變的前提下，可將圖4中每邊的差模輸人信號(hào)等效變換作用于輸人端和地之間，發(fā)射極經(jīng)電阻Re接地，如圖6昕示。

圖6 接Re的差模輸入等效電路

　　在保持所產(chǎn)生的共模輸人咆流不變的條件下，可將圖5中每邊的共模輸入信號(hào)等效變換后作用于輸入端和地之問、共模輸人信號(hào)等效變換成數(shù)值為ui/2，發(fā)射極經(jīng)電阻Re接地，如圖7所示。

圖7 接Re的共模輸入等效電路

　　3 結(jié)論

　　差分放大電路的單端輸入信號(hào)，經(jīng)差分管的發(fā)射極耦合傳輸，可等效為差模輸入信號(hào)、共模輸入信號(hào)的疊加，且等效變換時(shí)，與發(fā)射極電阻Re取值大小無關(guān)。

　　發(fā)射極電阻Re抑制共模輸入信號(hào)，取值大小反映對(duì)共模輸人信號(hào)的抑制程度；發(fā)射極電阻 Re對(duì)差模輸入信號(hào)無影晌。