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差分放大电路的工作原理差分放大电路的工作原理基于差分输入信号的放大和相位逆转。
通过合理设置电路参数和拓扑结构，可以实现对不同频率范围的信号进行差分放大，并在输出端得到符合要求的放大信号。
一、差分放大电路的示意图和基本工作原理差分放大电路一般由两个共模信号输入端和一个差模信号输出端组成。
下图展示了一个基本的差分放大电路示意图。
[image]图1 基本差分放大电路示意图在差分放大电路中，输入端的两个信号V1和V2分别与两个输入电阻R1和R2相连。
两个输入电阻串联在一起，可以看作一种差分输入电路。
输出端的信号Vout与两个电阻R3和R4相连，输出信号的放大程度与这两个电阻的大小有关。
接下来，我们根据差分放大电路的基本示意图，详细介绍其工作原理。
1、差分输入信号差分输入信号是指两个输入端的信号之间的差值。
在实际应用中，这两个输入信号可能是来自传感器、放大器、传输线等。
当这两个信号的接收、传输、处理过程是一致的时候，我们称其为共模信号；反之，称其为差模信号。
差分放大电路能够放大差分输入信号的主要原因在于它能够对共模信号和差模信号分别进行处理，并最终得到差模信号的放大输出。
2、差分放大和相位逆转在差分放大电路中，我们一般会通过一个共源共极型场效应管或者双极晶体管来实现对差分输入信号的放大。
这些放大器的特点是能够将输入信号放大，并将放大后的信号的相位逆转180度。
当输入信号V1和V2同时增大时，放大器会对其进行放大，并通过输出端Vout输出差分放大后的信号。
此时，输出信号与输入信号V1和V2之间的差值是放大的，反之亦然。
这种差分放大和相位逆转的特性使得差分放大电路在抑制共模干扰、增强信号质量等方面有着独特的优势。
二、差分放大电路的主要工作特性差分放大电路相对于单端放大电路具有一些独特的工作特性。
在实际应用中，我们可以通过调节电路参数、选取合适的电路拓扑结构等方法来实现对其工作特性的优化。
1、抑制共模干扰共模干扰是指在传感器、放大器、传输线等系统中，由于接地线、电源线、环境噪声等原因引入的干扰。
差分放大电路公式(一)差分放大电路公式1. 差动增益公式•差动放大器的增益定义为差模输入电压与差模输出电压的比值：Ad = (Vout+ - Vout-) / (Vin+ - Vin-)•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Vout+和Vout-分别表示正输出与负输出的电压。
2. 共模增益公式•共模放大器的增益定义为共模输入电压与共模输出电压的比值：Ac = (Vout+ + Vout-) / (Vin+ + Vin-)•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Vout+和Vout-分别表示正输出与负输出的电压。
3. 差模增益与共模增益比值公式•增益差值定义为差动增益与共模增益的比值：CMRR = Ad / Ac•其中，CMRR表示共模抑制比（Common Mode Rejection Ratio）。
4. 差模输入电阻公式•差模输入电阻定义为差模输入电压与差模输入电流的比值：Rin = (Vin+ - Vin-) / Iin•其中，Vin+和Vin-分别表示正输入与负输入的电压，Iin表示差模输入电流。
5. 差模输出电阻公式•差模输出电阻定义为差模输出电压变化与差模输出电流变化的比值：Rout = dVout / dIout•其中，dVout表示差模输出电压变化，dIout表示差模输出电流变化。
举例说明假设我们有一个差分放大电路，如下图所示：R1 R2Vin+ -----/\/\/\/\------|---- RL| |Vin- -----/\/\/\/\------ VoutR3 R4其中，R1、R2、R3、R4为电阻，Vin+和Vin-为正输入与负输入的电压，Vout为输出电压。
我们可以根据上述公式计算出该差分放大电路的性能指标：1.差动增益（Ad）：根据差分放大电路公式，我们可以测量Vin+和Vin-的变化，并记录Vout+和Vout-的变化，然后计算出Ad的值。
差分放大电路的原理
差分放大电路是一种常用的电子放大电路，其原理基于信号的差分放大。
差分放大电路由两个相同的电路分支组成，每个电路分支都有一个晶体管及其相关的其他电子元件。
这两个电路分支互为镜像，其中一个电路分支输出信号是输入信号的正相位，而另一个电路分支输出信号则是输入信号的负相位。
差分放大电路的工作原理是利用两个相对反向的信号进行放大。
当输入信号施加到差分放大电路的输入端时，该信号将被分成两个信号，一个信号经过一个电路分支，另一个信号经过另一个电路分支。
在每个电路分支中，信号被放大，并且输出信号的幅值与输入信号的幅值成正比。
差分放大器的特点是具有较强的抗干扰能力，因为它能够将共模干扰信号抵消掉。
共模干扰信号是指同时施加在两个输入端的相同幅值、相同相位的干扰信号。
差分放大电路能够将这种共模干扰信号减小甚至完全抵消掉，只放大差模信号，从而提高了系统的信噪比和精确度。
差分放大电路广泛应用于音频放大器、通信系统、测量仪器等领域。
通过合理设计和优化差分放大电路的参数，可以实现更高的放大倍数、更低的噪声水平和更好的线性度，从而满足不同应用场景的需求。
差分放大电路原理图
差分放大电路是一种常见的电路拓扑结构，用于将输入信号放大并增强其差分信号特性。
其原理图如下所示：
（以下仅对元件进行标注，无文字说明）
```
Vi1
│
▼
┌────────┐
┌──────┐ ──►│ │
│ │ ─│ Q1 │
Vi+ ─►│ Vin ├─┐ │ │
│ │ ├─►│ │
└──────┘ │ └────────┘
│ │
┌──────┐ │ │
│ │ ├─► ▼
Vi- ─►│ Vin ├─┐ │
│ │ ┌────────┐
└──────┘ ──►│ │
│ Q2 │
│ │
└────────┘
│
▼
Vo
```
该差分放大电路由两个输入端（Vi+和Vi-）和一个输出端（Vo）组成。
输入信号Vi1经过一个共射放大器Q1放大，而
输入信号Vi2经过一个共射放大器Q2放大，然后两个放大器
输出的信号通过负载电阻连接到输出端Vo。
通过调整输入信
号Vi1和Vi2的电压差异，可以实现对差分信号的放大和增强。
请注意，上述原理图没有标题。
原理图中各元件的具体参数和数值，以及其他详细的性能参数和计算公式等不在此范围内，因此不在原理图中进行说明。
3.3 差分放大电路
3.3 差分放大电路
一、零点漂移现象及其产生的原因
二、长尾式差分放大电路的组成
三、长尾式差分放大电路的分析
四、差分放大电路的四种接法
五、具有恒流源的差分放大电路
六、差分放大电路的改进
一、零点漂移现象及其产生的原因
1. 什么是零点漂移现象：Δu I＝0，Δu O≠0的现象。
产生原因：温度变化，直流电源波动，元器件老化。
其中晶体管的特性对温度敏感是主要原因，故也称零漂为温漂。
克服温漂的方法：引入直流负反馈，温度补偿。
典型电路：差分放大电路
零点
漂移
参数理想对称：
R b1= R b2，R c1= R c2，
R e1= R e2;
T1、T2在任何温度
下特性均相同。
典型
电路
在理想对称的情况下：
1. 克服零点漂移；
2. 零输入零输出。
R b是必要的吗？
CEQ EQ BQ 1U I I ≈β
+=
，
)()C2CQ2C1=∆+-∆u u u 0
c Ic
Oc
=∆∆A u u ，参数理想对称时共模信号：数值相等、极性相同的
的共模负反馈作用：温度变化所引起的变化等效为共模信号 T(℃)↑→I
↑I C2↑→U E↑→I B1
C1
抑制了每只差分管集电极电流、电位的变化。
差模信号：数值相等，极性相反
2/
Id
对差模信号无反馈作用。
中电流不变，即R
e
为什么？
R
∆
∆
L c CQ CC L c L CQ1 )(R I V R R I V R R R U -=-⋅+=∥ 由于输入回路没有变
化，所以I EQ 、I BQ 、I CQ
与双端输出时一样。
但
是U CEQ1≠ U CEQ2。
be b L c d )( 21r R R R A +⋅-=∥βc
o be b )(2R R r R =+=，
be b L c d )
( 21r R R R A +⋅-=∥βe be b L c c )1(2)( R r R R R A ββ+++-=∥)
(2)1(2be b e be b CMR r R R r R K ++++=β
（1）T 2的R c 可以短路吗？
（2）什么情况下A d 为“＋（3）双端输出时的A d 是单端输出时的）T 2的R c 可以短路，因为输入回路对称，所以还是对称的，仅仅U CEQ1≠ U CEQ2）输出端取T2管集电极电压时下
共模输入电压
差模输入电压
输入差模信号的同时总是伴随着共模信号输入：
2
/I Ic I Id u u u u ==，
I d O u A u +⋅=差模输出共模输出
五、具有恒流源的差分放大电路
为什么要采用电流源？
R e 越大，共模负反馈越强，单端输出时的A c 越小，K CMR越大，差分放大电路的性能越好。
但为使静态电流不变，R e 越大，V EE越大，以至于R
太大就不合理了。
e
需在低电源条件下，得到趋于无穷大的R e。
解决方法：采用电流源！
3BEQ EE 2123E B32R U V R R R I I I -⋅+≈>>，等效电阻
为无穷大
近似为恒流
2)1(be b c
d R r R R A ββ+++-=
=10mV，u I2=5mV，则u Id=？u Ic u Id=5mV ，u Ic=7.5mV
u Id=10mV ，u Ic=5mV
=?。
