差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的
3.3差分放大电路 3.3.1差分放大电路的工作原理
一、差分放大电路的组成及静态分析
1、电路组成:差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。“对
称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。 2、电路特性:
(1)差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用;
(2)差动放大电路对差模信号有放大作用;
(3)共模负反馈电阻Re的作用:?稳定静态工作点。?对差模信号无影响。?对共模
信号有负反馈作用:Re越大对共模信号的抑制作用越强;也可能使电路的放大能力变差。
图1
(a)电路 (b)直流通路
3、静态分析
V,U+IR EEBEQ1EE
VU,EEBEQ1I ,ERE
VU,EEBEQII ,,CQCQ122RE
U,V,IR; U,V,IRCQ1CCCQ1C CQ2CCCQ2C
u,U -U,0oCQ1CQ2
二、差分放大电路的动态分析
1、差模输入与差模特性
u ,–u i1i2
u,u –u,2uidi1i2 i1
u称为差模输入电压。 id
i,–ic2c1
i,I+i i,I+i,I-iC1CQ1c1 C2CQ2c2CQ1c1
u,V –i R,U+ uC1CCC1CCQ1o1
u,V –i R,U+ uC2CCC2CCQ2o2
u,u –u,2uodC1C2o1
图2差分放大电路差模信号输入
(a)差模信号输入 (b)差模信号交流通路
uod A,,Audud1uid
R,,CA ,udrbe
当图(a)所示电路中，两集电极之间接有负载电阻R时， L/ R,R//(R/2)LCL /R26mV26mV,,/Lrr(1)200(1),，，,,,，，,A ,bebbudI(mA)I(mA)rEQEQbe
R= 2r ; R? 2R idbeOC
例1、电路如图1所示，已知V,V,12V，R=20KΩ，R=10KΩ，R=20K CCEEECL
Ω，V、V的β=β=80，U=U=0.7V，r’=200Ω。试求:(1)V、V的静态工作点I1212BEQ1BEQ2bb11CQ1
uo及U;(2)差模电压放大倍数A=、差模输入电阻R和输出电阻R。。
CQ1udidui
VU,EEBEQ解:(1)=0.283mA II,,CQCQ122RE
U,V,IR,9.17V CQ1CCCQ1C
26mV26mV/rr(1)200(1),，，,,,，，,(2) =7.59 KΩ bebbI(mA)I(mA)EQEQ / R,R//R LCL
/R,,LA差模电压放大倍数=-52.7 ,udrbe
R= 2r =15.2 KΩ idbe
R= 2R=20KΩ OC
/例2、差分电路如图3所示，已知β=β=60，U=U=0.7V，=200Ω。试求:(1)静态r12BEQ1BEQ2bb
uo工作点I及U;(2)差模电压放大倍数A=、差模输入电阻R和输出电阻R。。CQ1CEQ1udidui
图3
解:(1)由于基极电流很小，R上的压降很小而可以略去， B
VU,EEBEQ=0.83mA II,,CQCQ122RE
U,V,IR,U,5.9V CEQ1CCCQ1CEQ
26mV26mV/rr(1)200(1),，，,,,，，,(2)?2.1KΩ bebbI(mA)I(mA)EQEQ
,R,CA,=-120 udR，rBbe
(3) R= 2(R+r)=8.2KΩ idBbe
R= 2R=16.4KΩ OC
2、共模输入与共模抑制比
u ,u,u i1i2ic
图3差分放大电路共模信号输入
(a)共模信号输入 (b)共模信号交流通路
u,u –u,0 ocC1C2
A,u/u ucocic
如完全对称的差分电路，A,0 uc
Aud共模抑制比:K, CMRAuc
Aud用分贝表示，则为K(dB),20lg CMRAuc
一般差分放大电路的K约为60dB,较好的可达120dB。 CMR
练习题:书中96页，第1题。
3.3.2具有电流源差分放大电路
一、电流源电路
为了提高差分放大电路对共模信号的抑制能力，常采用电流源代替R。E
图4 三极管电流源
(a)电路 (b)符号
为了提高电流源输出电流的温度稳定性,常利用二极管来补偿晶体管的U随温度变化BE对输出电流的影响,如图5(a)所示。当二极管与晶体管发射结具有相同的温度系数时,可达到较好的补偿效果。在集成电路中,常用晶体管接成二极管来实现温度补偿作用,如图5(b)
所示。
图2(b)所示电路中,I称为基准电流,由于I。与I成比例,故称为比例型电流源。 REFREF
图5比例型电流源
(a) 二极管温度补偿电路 (b)比例型电流源 (c)多路电流源
V,U1CCBE I,REFR，R1
当I与I 0REF
R1相差不多时，U?U，所以 I,IBE1BE20REFR2图2(c)所示为多路输出比例电流源:
RR11; I,II,I0203REFREFRR22镜像和微电流源:
图6镜像和微电流源
(a)镜像电流源 (b)微电流源
(a)镜像电流源:
I,I0REF
(b)微电流源:
UU,12BEBEI ,0R2
用场效应管构成电流源电路:
图7 NMOS管电流源
(a)原理电路 (b)采用V代替R3
二、具有电流源的差分放大电路
图8具有电流源的差分放大电路
(a)电路 (b)简化电路
V,U4EEBEI,I, 4REFCR，R12
R2 III,,30CREFR3
、差分放大电路如图9所示，已知=0.7V, β=100，r’=200Ω。试求:(1)电路例1UbbBEQ
uo的静态工作点U;(2)差模电压放大倍数 A=;(3)差模输入电阻R和输出电CQ2udidui
阻R。 O
图9
12,0.7I,I,解:(1)?0.7mA REFC315，1
1I,，I=0.7mA 0REF1
1III,, =0.35mA CQ1CQ202
U,U,12V,I，12=7.8V CQ1CQ2CQ1
26mV26mV/rr(1)200(1)(2) ,，，,,,，，,bebbI(mA)I(mA)EQEQ
R,,C差模电压放大倍数=-156 A,udrbe
(3)R= 2r =15.4 KΩ idbe
R= 2R=24KΩ OC
电流源电路应用:
(1) 为集成运放各级电路提供小而稳定的偏置电流。 2) 由于电流源具有直流电阻小，交流电阻大的特点，在集成运(放中作为各放大级的负
载—有源负载，目的是提高电压增益。练习题:书中128页，第13题。
3.3.3差分放大电路的单端输入、输出方式一、单端输入
图10差分放大电路的单端输入、单端输出
(a)反相输出 (b)同相输出二、单端输出
3.3.4差分放大电路的差模传输特性及应用一、差分放大电路的差模传输特性
二、差分放大电路的应用
1、零点漂移 2、差分电路两输入端的电阻不相等 3、参数不对称 在放大电路中，任何参数的变化，如4、电源电压的波动（滤波）、元件的老化、半导体元件参数随温度变化而产生的变化。都将产生输出电压的漂移。 要求两部分完全对称，即两只三极管的特性完全一样，两只三极管的5、集电极电阻的阻值、基极电阻相同。 采用高质量的稳压电源和使用经过老化实验的元件就可以大大减小由此而差生的漂移。所以由温度变化所引起的半导体器件参数的变化是产生零点漂移现象的主要原因，因此也称零点漂移为温度漂移，简称温漂。 抑制零点漂移的措施，除了精选元件、对元件进行老化处理、选用高稳定度电源以及用第二单元中讨论的稳定静态工作点的方法外，在实际电路中常采用补偿和调制两种手段。补偿是指用另外一个元器件的漂移来抵消放大电路的漂移，如果参数配合得当，就能把漂移抑制在较低的限度之内。
第八节差动放大器 1.直接耦合放大器的零点漂移 多级放大器的级间耦合方式，除阻容耦会方式外，还常用直接耦合放大器。直接耦合放大器是级间不用耦合元件的级联放大器，前级输出端直接与后级输入端相连。显然，这种放大器中信号经过前级放大可以通行无阻加到后级；由于输人信号频率不受耦合元件影响，它就可以放大频率很低、变化缓慢的信号，甚至直流信号。这种放大器还具有电路简单、增益高等优点。图4－59是一种简单的直接耦合放大器电路图，图中BG1集电极和B62基极是直接相连的。 图4一69所示直接耦合放大器的主要缺点是存在零点漂移问题。由于直接耦合放大器实现了从输入端到输出端直流信号的传递，前级工作点的微小变化会直达后级继续放大，以致放大到十分可观的程度，甚至破坏放大器的正常工作。所谓零点漂移，指的就是当无信号输入时，由于工作点不稳定被逐级放大，在输出端出现静态电位缓慢偏移飘动的现象。克服零点漂移，可以采用负反馈、稳压等措施补偿，而有效的方法，是采用差动式放大器。 差动式放大器突出的抑制零点漂移的本领，使它在直接耦合放大器和集成电路中被广泛采用。在无变压器声频功率放大器里几乎毫无例外地把差动放大器做为前置级。 图4一60是一种高保真扩音机差动式前置放大器的典型电路。电路由BG1、BG2及基极电阻R1、R4，BG1的集电极电阻R2两管共用的发射极电阻R3组成。输入信号从BG1的基极输入，输出信号从BG1集电极取出，所以叫“单端输入---单端输出”方式。因为放大器由两只管子组成，可以有两个输入端、两个输出端，所以差动放大器还有“双端输入棗双端输出”、“双端输入棗单端输出”和单端输入棗双端输出”等形式。由于声频放大器的输入端和输出端需要有共用接“地”端，在声频放大器中用得最多图是单端输入棗单端输出”的形式。 二、差动放大器的基本工作原理 差动放大器又叫差分放大器或差值放大器。图4-61是双端输入棗双端输出差动放大器的基本组成形式。 从图中可以看到，差动电路由两个对称的单管放大器组成。差动管是一特待性完全相同的晶休管，集电极电阻和基极电阻一一对称相等。电路具有两个输入端，两个输出端。信号分别从两管基极一射极间输入。输出信号要从两管的集电极之间取出，即Usc＝Uc1一Uc2（这个式子对直流和交流都适用）。为了容易理解，可以用两组电池比拟差动管的集一射间电压，如图4-61（b）所示。若两组电池电压相等，A、B端电压等于零；若两组电池电压不等，则A、B端电压等于等于两组电他电压的差值。不难证明，差动放大器的输出电压与两端输入信号电压之差成正比。也就是说，输出信号是随着两端输入信号之差变动的，所以叫差动放大器。
差动放大电路 一、概述 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，他常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。 二、基本电路图 差动放大电路的基本电路图 上图为差动放大电路的基本电路图[1] 三、差动放大电路的工作原理 1、差动放大电路的基本形式对电路的要求是：两个电路的参数完全对称两个管子的温度特性也完全对称。 它的工作原理是：当输入信号Ui=0时，则两管的电流相等，两管的集点极电位也相等，所以输出电压Uo=UC1-UC2=0。温度上升时，两管电流均增加，则集电极电位均下降，由于它们处于同一温度环境，因此两管的电流和电压变化量均相等，其输出电压仍然为零。 它的放大作用（输入信号有两种类型） （1）共模信号及共模电压的放大倍数 Auc 共模信号---在差动放大管T1和T2的基极接入幅度相等、极性相同的信号。如图（2）所示 共模信号的作用，对两管的作用是同向的，将引起两管电流同量的增加，集电极电位也同量减小，因此两管集电极输出共模电压Uoc为零。因此：。 于是差动电路对称时，对共模信号的抑制能力强 字串3
（2）差模信号及差模电压放大倍数 Aud 差模信号---在差动放大管T1和T2的基极分别加入幅度相等而极性相反的信号。如图（3）所示 差模信号的作用，由于信号的极性相反，因此T1管集电极电压下降，T2管的集电极电压上升，且二者的变化量的绝对值相等，因此：此时的两管基极的信号为：所以：，由此我们可以看出差动电路的差模电压放大倍数等于单管电压的放大倍数。 基本差动电路存在如下问题：电路难于绝对对称，因此输出仍然存在零漂；管子没有采取消除零漂的措施，有时会使电路失去放大能力；它要对地输出，此时的零漂与单管放大电路一样。为此我们要学习另一种差动放大电路------长尾式差动放大电路 四、关于零点漂移 零点漂移可描述为：输入电压为零，输出电压偏离零值的变化。它又被简称为：零漂 零点漂移是怎样形成的：运算放大器均是采用直接耦合的方式，我们知道直接耦合式放大电路的各级的Q点是相互影响的，由于各级的放大作用，第一级的微弱变化，会使输出级产生很大的变化。当输入短路时（由于一些原因使输入级的Q点发生微弱变化像：温度），输出将随时间缓慢变化，这样就形成了零点漂移。 产生零漂的原因是：晶体三极管的参数受温度的影响。解决零漂最有效的措施是：采用差动电路。 差动放大电路又叫差分电路，他不仅能有效的放大直流信号，而且能有效的减小由于电源波动和晶体管随温度变化多引起的零点漂移，因而获得广泛的应用。特别是大量的应用于集成运放电路，它常被用作多级放大器的前置级。 基本差动放大电路由两个完全对称的共发射极单管放大电路组成，该电路的输入端是两个信号的输入，这两个信号的差值，为电路有效输入信号，电路的输出是对这两个输入信号之差的放大。设想这样一种情景，如果存在干扰信号，会对两个输入信号产生相同的干扰，通过二者之差，干扰信号的有效输入为零，这就达到了抗共模干扰的目的。 五设计 1设计指标 1、恒流源长尾差动放大电路 2、单端输出Aud = 50 3、ΔUO=2V 4、RL≤5kΩ 5、Ri≥2kΩ 2设计要求 （1）电路原理图；
直流电压差分放大电路原理 直流电压差分放大电路是一种常见的电子电路，用于放大直流信号。它由两个输入端和一个输出端组成，输入端分别连接两个输入信号，输出端输出放大后的差分信号。差分放大电路的原理是通过放大两个输入信号之间的差异，从而增加信号的幅度。 直流电压差分放大电路的工作原理可以通过以下步骤来解释。首先，两个输入信号通过输入端分别进入差分放大电路。然后，差分放大电路将这两个输入信号分别经过放大模块进行放大处理。最后，放大后的两个信号通过输出端输出。 差分放大电路的核心是放大模块。放大模块通常由一个差分放大器组成，它由一个差分对和一个放大器级组成。差分对是一个由两个晶体管组成的电路，用于将输入信号转换为差分信号。放大器级则是用于放大差分信号的电路。通过不同的放大器级设计，可以实现不同的放大倍数。 差分放大电路的特点是可以抑制共模干扰。共模干扰是指两个输入信号中的共同部分造成的干扰。由于差分放大电路放大的是两个输入信号之间的差异，共模干扰信号在放大过程中会被抵消掉，从而减小对输出信号的影响。这使得差分放大电路在测量和信号处理等领域具有广泛的应用。 差分放大电路还具有高增益和低噪声等特点。由于放大模块的设计，
差分放大电路可以实现较高的增益，从而使得输入信号得到有效放大。同时，差分放大电路还具有较低的噪声水平，可以提高信号的质量和准确性。 在实际应用中，差分放大电路可以用于传感器信号的放大和处理。传感器通常输出微弱的信号，通过差分放大电路可以将这些信号放大到合适的幅度，以便进行后续的处理和分析。此外，差分放大电路还可以用于测量仪器、音频放大器等领域。 直流电压差分放大电路是一种常见的电子电路，通过放大两个输入信号之间的差异，实现信号的放大和处理。它具有抑制共模干扰、高增益和低噪声等特点，在传感器信号放大和处理、测量仪器等领域有着广泛的应用。通过合理设计和优化，差分放大电路可以满足不同应用的需求，并提高系统的性能和准确性。
差分电路功放 差分电路功放是一种常用的放大电路，它能够将两个输入信号进行差分运算，并放大输出。差分电路功放的原理是利用差分对抗共模干扰，增加电路的抗干扰能力，因此在实际应用中应用非常广泛。 差分电路功放的特点是增益高，线性好，输出功率大，因此在音频放大器和视频放大器中得到了广泛的应用。在音频放大器中，它能够放大微弱的音频信号，使得音频信号能够被扩大到足够大的范围，以便于扬声器的放大；在视频放大器中，它能够放大微弱的视频信号，使得视频信号能够被扩大到足够大的范围，以便于显示设备的显示。 差分电路功放的结构一般分为两个部分，差分输入电路和功率放大电路。差分输入电路一般由差分对和偏置电路组成，差分对能够对输入信号进行差分运算，而偏置电路则能够使得输入信号的零点偏移量为零。功率放大电路一般由三级放大电路组成，它能够放大差分输入电路输出的信号，并将其输出到负载上。 差分电路功放的工作原理是利用差分对的差分运算原理。差分对能够将两个输入信号进行差分运算，并将其差分输出。这样做的好处是能够消除共模干扰，提高电路的抗干扰能力。在差分输出信号经过功率放大电路之后，能够得到更大的输出功率，并且线性度也更好。
差分电路功放的应用场景非常广泛，特别是在高保真音频放大器和高清晰视频放大器中应用非常广泛。在高保真音频放大器中，差分电路功放能够放大微弱的音频信号，使得音频信号能够被扩大到足够大的范围，以便于扬声器的放大；在高清晰视频放大器中，差分电路功放能够放大微弱的视频信号，使得视频信号能够被扩大到足够大的范围，以便于显示设备的显示。 差分电路功放是一种非常重要的放大电路，它能够将两个输入信号进行差分运算，并放大输出。差分电路功放具有增益高、线性好、输出功率大等特点，因此在音频放大器和视频放大器中得到了广泛的应用。在实际应用中，差分电路功放的抗干扰能力非常强，因此在噪声环境下使用效果更佳。
差分放大电路原理 1. 引言 差分放大电路是一种常见的电路结构，用于放大差模信号。它由两个输入端和一个输出端组成，输入信号经过放大后输出。差分放大电路具有很多优点，如抗干扰能力强、共模抑制比高等，因此在各种应用中得到广泛使用。 2. 差分放大电路的基本结构 差分放大电路由两个共源极或共射极的晶体管组成。每个晶体管的源极或发射极通过一个负反馈网络连接到输入信号源，并且两个晶体管的栅极或基极交叉连接。输出信号则通过输出负载连接到晶体管的漏极或集电极。 3. 差分放大电路工作原理 当输入信号施加到差动对上时，两个晶体管将以不同的方式响应。一个晶体管将被驱动进入饱和区，而另一个则处于截止区。这使得输出信号具有较高的增益和较大的动态范围。 具体来说，当输入信号的差模分量为0时，即两个输入信号相等时，差分放大电路处于平衡状态。此时，两个晶体管的工作点相同，输出电压为零。当输入信号发生微小变化时，会引起两个晶体管的工作点发生微小偏移，从而产生一个微小的差模输出信号。 这个微小的差模输出信号经过放大器放大后得到一个较大的输出信号。放大倍数取决于晶体管的特性和负反馈网络中的元件参数。通过调整这些参数，可以实现不同增益和频率响应。 4. 差分放大电路的优点 4.1 抗干扰能力强 差分放大电路具有良好的抗干扰能力。由于输入信号同时施加在两个输入端上，并且在输出端只关心差模分量，所以共模干扰对输出信号影响较小。这使得差分放大电路在噪声环境下表现出色，并且适用于需要高抗干扰能力的应用场景。
4.2 共模抑制比高 共模抑制比是衡量差分放大电路性能的重要指标之一。它表示当两个输入信号的共模分量发生变化时，差分放大电路输出信号的变化程度。较高的共模抑制比意味着差分放大电路对共模干扰更不敏感，可以提供更稳定和准确的输出信号。 4.3 输入阻抗高 差分放大电路具有较高的输入阻抗，可以有效地接收来自外部信号源的信号。这使得它在各种应用中可以与其他电路连接，实现信号传输和处理。 4.4 输出功率大 差分放大电路具有较大的输出功率能力，可以驱动较重负载。这使得它在需要输出功率较大的应用中具有优势，如音频放大器和功率放大器等。 5. 差分放大电路应用举例 5.1 差分放大器 差分放大器是最常见的差分放大电路应用之一。它通常由一个差动对、一个负反馈网络和一个输出负载组成。输入信号经过差动对进行差模放大，并通过负反馈网络调整增益和频率响应。最后，输出信号通过输出负载输出。 5.2 差分运算放大器 差分运算放大器是一种特殊的差分放大电路，用于实现数学运算。它由一个差动对、一个反馈电阻网络和一个输出负载组成。输入信号经过差动对进行差模放大，并通过反馈电阻网络实现加法、减法、乘法和除法等运算。 5.3 差分比较器 差分比较器是一种常见的数字电路，用于比较两个输入信号的大小。它通常由一个差动对和一个输出阈值电平组成。当一个输入信号高于阈值电平时，输出为高电平；当低于阈值电平时，输出为低电平。
差分放大器电路原理 差分放大器也叫差动放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。差分放大器通常被用作功率放大器（简称“功放”）和放射极耦合规律电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。假如Q1 Q2的特性很相像，则Va,Vb将同样变幻。 例如，Va变幻+1V，Vb也变幻+1V，由于输出电压VOUT=Va-Vb=0V,即Va 的变幻与Vb的变幻互相抵消。这就是差动放大器可以作直流信号放大的缘由。若差放的两个输入为，则它的输出Vout为： 其中Ad是差模增益 (differential-mode gain)，Ac是共模增益 (common-mode gain)。 因此为了提高信/噪比，应提高差动放大倍数，降低共模放大倍数。二者之比称做共模仰制比（CMRR, common-mode rejection ratio）。共模放大倍数AC可用下式求出： Ac=2Rl/2Re 通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 (CMRR, common-mode rejection ratio) 衡量差分消退共模信号的能力： 由上式可知，当共模增益Ac→0时，CMRR→∞。Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。因此对于彻低对称的差分放大器来说，其Ac = 0，故输出可以表示为： 所谓共模放大倍数，就是Va，Vb输入相同信号时的放大倍数。假如共模放大倍数为0，则输入噪声对输出没有影响。 要减小共模放大倍数，加大RE就行通常用法内阻大的恒流来带替RE 差分放大器是一般的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。无数系统在差分放大器的 第1页共3页
1．电路组成 差动放大电路的基本形式如图2 -49所示，MA6116由两个BJT管组成，通常采用集成差分对管，电路结构对称。理想情况下，两管的特性及对应电阻元件的参数值都相同，因而静态工作点也相同。 信号电压u i1和u i2由两个管子的基极输入，输出电压甜。由两管的集电极输出。要求理想情况下，两管特性一致，电路为对称结构。 2．零点漂移的抑制 不管是温度还是其他原因引起的漂移，只要是寻起两管同向的漂移，都可以给予抑制。 3．电路输入信号的三种类型 (1)共模输入信号 共模输入信号指的是：两个大小相等，极性相同的输入信号，即u il=u i2。在共模信号作用下，对于理想的完全对称的差分放大电路来说，很显然引起的集电极电位变化相同，△U c1=△U c2，根据u o=u c1-u c2，可得u o=0，所以差动放大器对共模信号没有放大作用。而零漂信号分别折合到两个BJT管输入端的温漂电压，正好相当于加了一对共模信号，所以差分电路抑制共模信号能力的大小，也即是它对零漂抑制的能力。 (2)差模输入信号 差模输入信号指的是：两个大小相等，极性相反的输入信号，即ui1=-ui2．TZ差动放大器对差模信号放大的过程是： 当ui2>0时，ui2<0;甜；ui1信号引起T1管集电极电流增大，从而使△uc1<0;．Ui2信号使
T2管集电极电流减小，从而使△uc2>0;这样，两个管集电极电位一增一减异向等量变化，则有△uc1=-△uc2=-△uc。根据uo=UCl-UC2，可得uo=-2△uc。因ua》uil，｜uo｜=2｜ucl｜，可见，在差模输入信号的作用下，差分放大电路两管集电极之间的输出电压为两管各自输出电压变化量的两倍；所以差动放大器对差模信号有较大的放大能力，这也是差动放大器“差动”一词的含义。 由上面的讨论可知，差动信号是有差别的信号，有差别的信号通常是有用的、需要进一步放大的信号；共模信号是没有差别的信号，没有差别的信号通常可归并为需要抑制的温漂信号。差动放大器对差模信号有较强的放大能力，对共模信号却没有放大作用，差动放大器的这些特征．与实际应用的要求相适应，所以差动放大器在直接耦合放大器中被广泛使用。 (3)任意输入信号 ui1和ui2是任意输入信号，两者的大小和极性都不相同，也叫比较输入，令 因此，任意信号可以分解成一对差模信号Ud和一对共模信号ud的线性组合。 例如，任意输入信号Ui=-6 mV，ui2=2mV，将该信号分解成差模信号和共模信号。 综上所述，无论差动放大器的输入是何种类型，都可以认为差动放大器是在差模信号和共模信号驱动下工作，因差动放大器对差模信号有放大作用，差动对管T．和T2理想完全对称时，理论上对共模信号没有放大作用，所以求出差动放大器对差模信号的放大倍数，即为差动放大器对任意信号的放大倍数。
差分放大器电路工作原理 差分放大器是一种常用的电路，用于放大差分信号。在实际应用中，差分放大器广泛用于放大微弱信号、抑制共模干扰和实现差分信号的线性放大等场景。 差分放大器的工作原理主要涉及两个关键概念：差模增益和共模抑制比。差模增益是指差分放大器对差分信号的放大倍数，而共模抑制比则是衡量差分放大器对共模信号的抑制能力。下面将详细介绍差分放大器的工作原理。 差分放大器电路通常由两个共源极放大器组成，分别称为P极放大器和N极放大器。这两个放大器的输入端分别与两个输入信号相连，输出端则连接在一起。在差分放大器中，P极放大器和N极放大器的工作状态是相同的，只是输入信号的极性相反。 当输入信号作用于差分放大器时，P极放大器和N极放大器会将输入信号放大，并输出到共同的输出端。由于输入信号的极性相反，经过放大的信号在输出端得到叠加，从而放大差分信号。 差分放大器的差模增益可以通过调整P极放大器和N极放大器的工作状态来实现。例如，可以通过调整两个放大器的偏置电流和放大倍数来改变差模增益。在实际应用中，可以根据需要选择合适的差模增益，以满足系统的要求。
除了放大差分信号外，差分放大器还能够有效抑制共模信号。共模信号是指同时作用于两个输入端的信号，它不会在输出端产生有效的放大。差分放大器通过差分放大的方式，将共模信号抑制在输出端。共模抑制比是衡量差分放大器抑制共模信号能力的重要指标，一般要求共模抑制比较高，以保证差分信号的纯净性。 差分放大器的工作原理还涉及到一些细节问题，例如输入电阻、输出电阻和偏置电流等。输入电阻是指差分放大器对输入信号的阻抗，输出电阻则是指差分放大器对输出信号的阻抗。偏置电流是指差分放大器中放大器的工作状态所需的电流。 差分放大器是一种常用的电路，可用于放大差分信号、抑制共模干扰和实现差分信号的线性放大。其工作原理是通过两个共源极放大器的差分放大方式来实现的。差分放大器的差模增益和共模抑制比是衡量其性能的重要指标。在实际应用中，还需要考虑一些细节问题，如输入电阻、输出电阻和偏置电流等。通过合理设计和调整这些参数，可以满足不同应用场景的需求。
差分放大电路单电源 介绍 差分放大电路是一种常见的电子电路，它可以将输入信号的差异放大到更高的电压范围，常用于信号放大和滤波等应用中。本文将详细介绍差分放大电路的原理、性能指标和设计方法。 原理 差分放大电路是由两个输入端和一个输出端组成的，输入端的信号分别通过电阻与晶体管的基极相连接，输出端通过电阻与晶体管的发射极相连接。输入信号的差异将导致输出信号的放大，从而实现对信号的放大作用。 优点 1.抗共模干扰能力强：差分放大电路可以将共模干扰信号抵消掉，提高了信号 的纯净度。 2.场效应晶体管：差分放大电路常采用场效应晶体管作为放大元件，具有高输 入阻抗和低输出阻抗的特点。 3.单电源供电：差分放大电路可以使用单一电源供电，简化了电路设计。 性能指标 差分放大电路的性能主要包括增益、带宽、输入阻抗、输出阻抗和共模抑制比等指标。 增益 增益是指电路输出信号与输入信号之间的比例关系。差分放大电路的增益一般通过电路设计和晶体管工作区域的选择来实现。
带宽 带宽是指差分放大电路能够有效放大信号的频率范围。带宽受到电路的增益和频率响应的限制，设计时需要综合考虑这些因素。 输入阻抗 输入阻抗是指差分放大电路对输入信号的阻抗。输入阻抗越高，表示电路对输入信号的加载效应越小。 输出阻抗 输出阻抗是指差分放大电路对输出信号的阻抗。输出阻抗越低，表示电路对外部负载的加载效应越小。 共模抑制比 共模抑制比是指差分放大电路抵抗共模信号的能力。共模干扰是指输入信号中同时包含的干扰信号，差分放大电路通过抵消共模信号来提高信号的纯净度。 设计方法 差分放大电路的设计需要考虑以下几个方面： 选择合适的放大元件 常见的放大元件有双极型晶体管和场效应晶体管，根据具体的应用需求选择合适的放大元件。 设计电阻网络 差分放大电路中的电阻网络可以通过计算和实验来确定。电阻网络的设计包括输入电阻、输出电阻和偏置电阻等。 偏置电压的确定 偏置电压是为了使差分放大电路正常工作而添加的一种稳定电压。偏置电压的确定需要根据放大元件的特性和工作点要求来进行计算和调整。
差分放大电路差分放大电路的工作原理差分放大电路的 3.3差分放大电路 3.3.1差分放大电路的工作原理 一、差分放大电路的组成及静态分析 1、电路组成:差分放大器是由对称的两个基本放大电路通过射极公共电阻耦合构成的。“对 称”的含义是两个三极管的特性一致，电路参数对应相等。 2、电路特性: (1)差动放大电路对零漂在内的共模信号有抑制作用; (2)差动放大电路对差模信号有放大作用; (3)共模负反馈电阻Re的作用:?稳定静态工作点。?对差模信号无影响。?对共模 信号有负反馈作用:Re越大对共模信号的抑制作用越强;也可能使电路的放大能力变差。 图1 (a)电路 (b)直流通路 3、静态分析 V,U+IR EEBEQ1EE VU,EEBEQ1I ,ERE VU,EEBEQII ,,CQCQ122RE U,V,IR; U,V,IRCQ1CCCQ1C CQ2CCCQ2C
u,U -U,0oCQ1CQ2 二、差分放大电路的动态分析 1、差模输入与差模特性 u ,–u i1i2 u,u –u,2uidi1i2 i1 u称为差模输入电压。 id i,–ic2c1 i,I+i i,I+i,I-iC1CQ1c1 C2CQ2c2CQ1c1 u,V –i R,U+ uC1CCC1CCQ1o1 u,V –i R,U+ uC2CCC2CCQ2o2 u,u –u,2uodC1C2o1 图2差分放大电路差模信号输入 (a)差模信号输入 (b)差模信号交流通路 uod A,,Audud1uid R,,CA ,udrbe 当图(a)所示电路中，两集电极之间接有负载电阻R时， L/ R,R//(R/2)LCL /R26mV26mV,,/Lrr(1)200(1),，，,,,，，,A ,bebbudI(mA)I(mA)rEQEQbe R= 2r ; R? 2R idbeOC 例1、电路如图1所示，已知V,V,12V，R=20KΩ，R=10KΩ，R=20K CCEEECL
差分放大电路并电容 差分放大电路是一种常用的电路结构，可以用于放大差分信号。而电容则是差分放大电路中的重要元件之一，起到了关键的作用。 我们来了解一下差分放大电路的基本原理。差分放大电路由两个输入端和一个输出端组成，其中输入端分为正输入端和负输入端，输出端为差分输出端。正输入端和负输入端之间的电压差被称为差分电压，差分放大电路的作用就是放大这个差分电压。差分放大电路的核心是差分放大器，它由晶体管等器件组成，通过控制晶体管的工作状态来实现对差分电压的放大。 接下来，我们要讨论的是差分放大电路中的电容。电容是一种存储电荷的元件，它具有存储电压、隔离电压和滤波等作用。在差分放大电路中，电容主要用于滤波和隔离。 首先是滤波作用。差分放大电路中的电容可以用于滤除输入信号中的高频噪声。当输入信号经过电容后，高频成分会被电容阻挡，从而实现滤波的效果。这样可以保证差分放大电路的输出信号更加干净和稳定。 其次是隔离作用。差分放大电路中的电容可以将输入信号与输出信号进行隔离，防止信号的相互干扰。当输入信号经过电容后，电容会阻隔直流信号，只允许交流信号通过。这样可以避免直流信号对输出信号的影响，保证输出信号的准确性和稳定性。
除了滤波和隔离作用，电容在差分放大电路中还有其他的作用。比如，电容可以起到耦合的作用，将不同阶段的电路连接起来，传递信号。此外，电容还可以用于对输入信号进行阻抗匹配和增益控制，使得差分放大电路的性能更加优化。 总结起来，差分放大电路是一种常用的电路结构，可以用于放大差分信号。而电容作为差分放大电路中的重要元件，起到了滤波、隔离和耦合等作用，保证了差分放大电路的性能和稳定性。通过合理选择和使用电容，可以实现差分放大电路的优化设计。
差分放大电路的作用原理 差分放大电路利用电路参数的对称性和负反应作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路构造复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。差分放大电路按输入输出方式分为双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。按共模负反应的形式分为典型电路和射极带恒流源的电路两种。 基本状态差放的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态。当外信号加到两输入端子之间，使两个输入信号Vi1、Vi2的大小相等、极性相反时，称为差模输入状态。此时，外输入信号称为差模输入信号，以Vid表示，且: 当外信号加到两输入端子与地之间，使Vi1、Vi2大小相等、极性一样时，称为共模输入状态，此时的外输入信号称为共模输入信号，以Vic表示，且: 当输入信号使Vi1、Vi2的大小不对称时，输入信号可以看成是由差模信号Vid和共模信号Vic两部分组成，其中动态时分差模输入和共模输入两种状态。 (1)对差模输入信号的放大作用 当差模信号Vid输入(共模信号Vic=0)时，差放两输入端信号大小相等、极性相反，即Vi1=－Vi2=Vid/2,因此差
动对管电流增量的大小相等、极性相反，导致两输出端对地的电压增量，即差模输出电压Vod1、Vod2大小相等、极性相反，此时双端输出电压Vo=Vod1－Vod2=2Vod1=Vod,可见，差放能有效地放大差模输入信号。 要注意的是：差放公共射极的动态电阻Rem对差模信号不起(负反应)作用。 (2)对共模输入信号的抑制作用 当共模信号Vic输入(差模信号Vid=0)时，差放两输入端信号大小相等、极性一样，即Vi1=vI2=Vic,因此差动对管电流增量的大小相等、极性一样，导致两输出端对地的电压增量，即差模输出电压Voc1、Voc2大小相等、极性一样，此时双端输出电压Vo=Voc1－Voc2=0，可见，差放对共模输入信号具有很强的抑制能力。 此外，在电路对称的条件下，差放具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。 性能衡量指标共模抑制比： Kcmr=|Ad/Ac| Ad是差模信号放大倍数、Ac共模信号放大倍数。Kcmr 越大电路的性能也就愈好。因此增大Re是改善共模抑制比的基本措施。
差分放大电路的作用和特点差分放大电路 抑制零漂的原理分析 要想掌握差分放大电路，首先就要知道什么是差分放大电路以及它的作用。差分放大电路是（模拟）集成（运算放大器）输入级所采用的的电路形式，差分放大电路是由对称的两个基本放大电路，通过射极公共（电阻）（耦合）构成的，对称的意思就是说两个三极管的特性都是一致的，电路参数一致，同时具有两个输入（信号）。 它的作用是能够有效稳定静态工作点，同时具有抑制共模信号，放大差模信号等显著特点，广泛应用于直接耦合电路和测量电路输入端。
差模放大电路特点 电路两边对称 两个管子公用发射机电阻Re 具有两个信号输入端 信号既可以双端输出，也可以单端输出 共模信号：大小幅度相等极性相同的输入信号差模信号：大小幅度相等极性相反的输入信号
差分放大电路具有抑制零漂移稳定静态工作点，和抑制共模信号等作用，接下来一一分析。 首先我们的电路的工作环境温度并不是一成不变的，也就是说是时刻变化着的，还有直流（电源）的波动，（元器件）老化，特性发生变化都会引起零漂和静态工作点变化。 通常在阻容耦合放大电路中，前一级的输出的变化的漂移电压都落在耦合（电容）上，不会传入下一级放大电路。 但在直接耦合放大电路中，这种漂移电压和有用的信号一起送到下一级被放大，导致电路不能正常工作，所以要采取措施，抑制温度漂移，虽然耦合电容可以隔离上一级温漂电压，但是很多时候我们要接受处理的是很多微弱的、变化缓慢的弱信号，这类信号不足以驱
动负载，必须经过放大。又不能通过耦合电容传递，所以必须通过直接耦合放大电路，那么直接耦合典型电路：就是差分放大电路。 通常克服温漂的方法是引入直流负反馈，或者温度补偿。 接下来谈谈直接耦合电路中，差分放大电路如何抑制零漂电压稳定工作点，和抑制共模信号，并放大差分信号的。 抑制零漂的原理 下面以电路双端输出为例: 首先T1和T2特性相同，电路两边对称，在输入电压Vi1=Vi2=0V 当温度T一定时，流过T1的电极（电流）与流过T2集电极的电流一致即（ic）1=ic2，那么T1和T2上两个集电极电阻的压降是相等的所以Uo1=Uo2那么输出电压Uo就等于零即Uo1-Uo2=Uo=0所以这个电路可以抑制零漂的。 那么当温度增加△T的时候还能抑制零漂吗？答案是能，因为两边对称性能是一样的它们工作在统一环境下，当温度上升△T时，流过两个管子集电极的电流也是相等的,即（ic1+△ic1）=（ic2+△ic1）那么加在两个集电极的电压也是相同的，所以输出电压Uo任然为0。所以在双端输出的情况下，零漂为0。 那么在单端输出的时候还可以抑制零漂吗? 当然可以，在单端输出时可以取值Uo1或者Uo2，这里以Uo1输出为例，因为射极电阻Re的负反馈作用，并且Re是T1和T2射极的共用电阻所以流过Re的电流是2倍的ie所以负反馈作用更好，所以可以稳定静态工作点，抑制零漂。