模拟电子技术

差分放大器:双胞胎的默契

10 分钟

温漂:放大器的「体温计烦恼」

第一章说过三极管怕热:温度一升,PN 结的「墙」就变矮,静态工作点跟着飘。放大倍数定好了,管子温度一变,输出零点就偷偷挪走——这就是零点漂移(温漂)。测心电、测温度这类缓慢信号时,信号本身几毫伏,漂移却可能是它的好几倍,真信号直接被「淹死」。

双胞胎方案:比出来的稳定

工程师的办法出人意料:再做一只一模一样的三极管。两只管子参数相同、贴在一起同甘共热,温度升高时两只一起飘、飘得一样多——我们不看每只管子自己的电压,只看它俩的。共同的漂移被减掉了,真正加到两管之间的信号差却被放大。

这就是差分放大器,也是运放内部的第一级。它有两项本领:

  • 放大差模信号:两输入之差,就是要测的东西
  • 抑制共模信号:两输入共同的部分,包括温漂和沿着两根线一起进来的干扰

心电图的启示

心电电极贴两只手,市电干扰对两个电极几乎一模一样,是共模;心脏信号是两手之间的差,是差模。差分放大器一手放大、一手抑制,微弱的心电才能从噪声里浮出来。

练一练:用「双胞胎同增同减、只看差」解释,为什么差分放大器不怕温漂。

小纸条

画两只并排的三极管,标出「同方向一起变的是干扰,两管之差才是信号」。

登录 后可看答案