差分放大電路單端輸入信號的射極耦合傳輸及等效變換

0引言

　　圖1所示為典型長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線等效變換成差模輸入信號、共模輸入信號的疊加，可深入理解輸入信號線經發射極耦合傳輸、等效變換的過程。

　　以下分析，假設電路中對稱元件的參數相同。

圖1 長尾式單端輸入差分放大電路

　　1 單端輸入信號發射極耦合傳輸及分解

　　圖1所示電路，輸人信號線經ui經T1的發射極耦合傳輸到T2的發射極，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。

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

　　由圖2及KCL有：

　　變換式（1）有：

由圖2及式（2），輸入信號ui可表示為：

變換式（3）：

由圖2及式（2），式（4），發射極電位ue可表示為：

由圖1及圖2，ui作用下所產生的左邊輸入端和發射極之間的電極為：

由圖1及圖2，ui作用下所產生的右邊輸入端和發射極之間的電壓為：

式（6）、式（7）中，為作用于輸入端和發射極之間的每邊差模輸入信號；為作用于輸入端和發射極之間每邊的共模輸入信號即總的共模輸入信號，表達式中含發射極電阻Re ；反映了Re對共模輸入信號的抑制作用，發射極電阻Re越大，共模負反饋抑制作用越強，共模輸人信號越小。

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

圖3 ui等效分解為差模輸入信號、共模輸入信號疊加

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

圖4 ui分解后的差模輸入單獨作用等效電路

圖5 ui分解后的共模輸入單獨作用等效電路

　　2 信號的等效變換

　　在保持輸入端和發射極之間的差模輸入信號不變，既保持輸入端所產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等效變換作用于輸人端和地之間，發射極經電阻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等效變換后作用于輸入端和地之問、共模輸人信號等效變換成數值為ui/2，發射極經電阻Re接地，如圖7所示。

圖7 接Re的共模輸入等效電路

　　3 結論

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

　　發射極電阻Re抑制共模輸入信號，取值大小反映對共模輸人信號的抑制程度；發射極電阻 Re對差模輸入信號無影晌。