什么是差分放大電路

　　差分放大電路利用電路參數(shù)的對(duì)稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔茫行У胤€(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，以放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)為顯著特征，廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測(cè)量電路的輸入級(jí)。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析繁瑣，特別是其對(duì)差模輸入和共模輸入信號(hào)有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術(shù)中的難點(diǎn)。差分放大電路：按輸入輸出方式分：有雙端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入雙端輸出和單端輸入單端輸出四種類型。按共模負(fù)反饋的形式分：有典型電路和射極帶恒流源的電路兩種。

　　（a）射極偏置差放 （b）電流源偏置差放

　　差放有兩個(gè)輸入端子和兩個(gè)輸出端子，因此信號(hào)的輸入和輸出均有雙端和單端兩種方式。雙端輸入時(shí)，信號(hào)同時(shí)加到兩輸入端；單端輸入時(shí)，信號(hào)加到一個(gè)輸入端與地之間，另一個(gè)輸入端接地。雙端輸出時(shí)，信號(hào)取于兩輸出端之間；單端輸出時(shí)，信號(hào)取于一個(gè)輸出端到地之間。因此，差分放大電路有雙端輸入雙端輸出、單端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入單端輸出四種應(yīng)用方式。上面兩個(gè)電路均為雙端輸入雙端輸出方式。

　?。╝） 電阻Re是T1和T2兩管的公共射極電阻，或稱射極耦合電阻，它實(shí)際上就是在工作點(diǎn)穩(wěn)定電路中植入的射極電阻，只是此處將兩個(gè)電阻的射極電阻合并成一個(gè)Re，所以經(jīng)它的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，對(duì)零漂做進(jìn)一步的抑制。電阻Re常用等效內(nèi)阻極大的恒流源I0來代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。負(fù)電源- 用來補(bǔ)償射極電阻Re兩端的直流壓降，以避免采用電壓過高的單一正電源+ ，并可擴(kuò)大輸出電壓范圍，使兩基極的靜態(tài)電位為零，基極電阻Rb通常為外接元件，也可不用，其作用是限制基極靜態(tài)電流并提高輸入電阻。

　　基本狀態(tài)

? ? ? ? 差放的外信號(hào)輸入分差模和共模兩種基本輸入狀態(tài)。當(dāng)外信號(hào)加到兩輸入端子之間，使兩個(gè)輸入信號(hào)Vi1、Vi2的大小相等、極性相反時(shí)，稱為差模輸入狀態(tài)。此時(shí)，外輸入信號(hào)稱為差模輸入信號(hào)，以Vid表示，且有：

　　當(dāng)外信號(hào)加到兩輸入端子與地之間，使Vi1、Vi2大小相等、極性相同時(shí)，稱為共模輸入狀態(tài)，此時(shí)的外輸入信號(hào)稱為共模輸入信號(hào)，以Vic表示，且 ：

　　當(dāng)輸入信號(hào)使Vi1、Vi2的大小不對(duì)稱時(shí)，輸入信號(hào)可以看成是由差模信號(hào)Vid和共模信號(hào)Vic兩部分組成，其中動(dòng)態(tài)時(shí)分差模輸入和共模輸入兩種狀態(tài)。

　?。?）對(duì)差模輸入信號(hào)的放大作用

　　當(dāng)差模信號(hào)Vid輸入（共模信號(hào)Vic=0）時(shí)，差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相反，即Vi1=－Vi2=Vid/2，因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相反，導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量， 即差模輸出電壓Vod1、Vod2大小相等、極性相反，此時(shí)雙端輸出電壓Vo=Vod1－Vod2=2Vod1=Vod，可見，差放能有效地放大差模輸入信號(hào)。

　　要注意的是：差放公共射極的動(dòng)態(tài)電阻Rem對(duì)差模信號(hào)不起（負(fù)反饋）作用。

　?。?）對(duì)共模輸入信號(hào)的抑制作用

　　當(dāng)共模信號(hào)Vic輸入（差模信號(hào)Vid=0）時(shí)，差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相同，即Vi1=vI2=Vic，因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相同，導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量， 即差模輸出電壓Voc1、Voc2大小相等、極性相同，此時(shí)雙端輸出電壓Vo=Voc1－Voc2=0，可見，差放對(duì)共模輸入信號(hào)具有很強(qiáng)的抑制能力。

　　此外，在電路對(duì)稱的條件下，差放具有很強(qiáng)的抑制零點(diǎn)漂移及抑制噪聲與干擾的能力。

　　差分放大電路單端輸出和雙端輸出區(qū)別

　　1、接法是這樣，但放大對(duì)象不一樣。雙端輸入，放大的是兩個(gè)輸入端之間的差值。單端輸入的兩個(gè)輸入端其中一個(gè)是接地的，如果簡(jiǎn)單的把這個(gè)接地端接到差分放大電路的另外一個(gè)輸入端，這種電路實(shí)質(zhì)上還是單端輸入。

　　雙端輸入和單端輸入真正的差別在于：雙端輸入時(shí)完全是差模信號(hào)，而單端輸入時(shí)，則伴隨著共模信號(hào)的輸入，這個(gè)特點(diǎn)也可以用于區(qū)分單端輸入和雙端輸入。

　　2、單端輸入差分電路與原先單端電路的功能是一致的，只是對(duì)抗共模干擾、溫度漂移的能力得到很大加強(qiáng)。

　　差分放大電路中單端輸出是對(duì)地輸出，是不平衡輸出，而雙端輸出的輸出端可以浮地，這時(shí)可構(gòu)成平衡輸出。還有就是雙端輸出的浮地阻抗比單端輸出大一倍。

　　差分放大電路單端輸出和雙端輸出的應(yīng)用

　　1.雙端輸入單端輸出電路

　　電路如右圖所示，為雙端輸入、單端輸出差分放大電路。由于電路參數(shù)不對(duì)稱，影響了靜態(tài)工作點(diǎn)和動(dòng)態(tài)參數(shù)。

　　直流分析：

　　畫出其直流通路如右下圖所示，圖中 和 是利用戴維寧定理進(jìn)行變換得出的等效電源和電阻，其表達(dá)式分別為：

　　交流分析：

　　在差模信號(hào)作用時(shí)，負(fù)載電阻僅取得T1管集電極電位的變化量，所以與雙端輸出電路相比，其差模放大倍數(shù)的數(shù)值減小。

　　如右下圖所示為差模信號(hào)的等效電路。在差模信號(hào)作用時(shí)，由于T1管與T2管中電流大小相等方向相反，所以發(fā)射極相當(dāng)于接地。

　　輸出電壓

　　一半。如果輸入差模信號(hào)極性不變，而輸出信號(hào)取自T2管的集電極，則輸出與輸入同相。當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，由于兩邊電路的輸入信號(hào)大小相等極性相同。與輸出電壓相關(guān)的T1管一邊電路對(duì)共模信號(hào)的等效電路如下

　　可見，單端輸入電路與雙端輸入電路的區(qū)別在于：差模信號(hào)輸入的同時(shí)，伴隨著共模信號(hào)輸入。

　　輸出電壓

　　靜態(tài)工作點(diǎn)以及動(dòng)態(tài)參數(shù)的分析完全與雙端輸入、雙端輸出相同。

　　3.單端輸入、單端輸出電路

　　如右圖所示為單端輸入、單端輸出電路，該電路對(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)、差模增益、共模增益、輸入與輸出電阻的分析與單端輸出電路相同。對(duì)輸入信號(hào)的作用分析與單端輸入電路相同。