差动放大器差动放大器

差动放大器工作原理
差动放大器是一种电子放大器电路，用来放大不同输入信号之间的差值。

它通过将输入信号分为两个相位相反的部分，然后进行放大，并且抑制共模信号，从而提高放大器的性能和抗干扰能力。

差动放大器的基本原理是利用两个输入信号与一个共同的对地参考点相连，形成一个闭合的回路。

这两个输入信号被分别送入差动放大器的两个输入端口。

当有差异信号输入时，即两个输入信号的幅度不相同或相位不同，差动放大器会放大这种差异，并输出一个放大后的差动信号。

差动放大器通常由一个差动对和一个输出级组成。

差动对通常由两个晶体管或场效应管构成，这两个管子会分别放大两个输入信号。

输出级则用来将输入信号的差动信号转换成单端信号，以便输出到其他电路中。

从工作原理上来看，差动放大器利用两个输入信号之间的差异来实现放大效果。

这种差异可以是输入信号的幅度差异或者相位差异。

在输入信号的共模信号上放大器会进行抑制，以便提高输出信号的纯净度。

通过合理选取差动放大器的工作参数和外围元件，可以调整差动放大器的放大倍数、频率响应和输入输出阻抗等性能。

差动放大器常用于信号处理、音频放大、通信系统以及精密测量等领域，其优点包括高增益、低噪声、抗干扰能力强等。

总之，差动放大器通过放大不同输入信号之间的差异，实现对差动信号的放大和抑制共模信号的功能，从而提高放大器的性能和抗干扰能力。

它是一种常用的电子放大器电路，用于各种信号处理和放大的应用中。

差模放大倍数计算公式
1.差动放大器：
差动放大器是一种基本的差模放大器电路，其差模放大倍数（即增益）可通过以下公式计算：
在普通差动放大器中，差模放大倍数一般是差模电流和差模电阻之积。

具体的公式如下：
其中，差模电流为输入差模电流，共模电阻为输入共模电阻，单端输
出电流为输出电流。

2.仪器放大器：
仪器放大器是一种高精度的差模放大器电路，其差模放大倍数计算公
式较为复杂。

其中，高路增益表示输入信号的高路放大倍数，低路增益表示输入信
号的低路放大倍数，负反馈系数表示负反馈电阻与开环电阻之比。

3.运算放大器：
运算放大器是一种常用的差模放大器电路，其差模放大倍数一般非常大，可以近似为无穷大。

因此，运算放大器的差模放大倍数计算公式可以
简化为以下形式：
需要注意的是，以上公式仅适用于理想情况下，实际电路中会存在各
种非理想因素的影响，如偏置电流、温度效应等。

因此，在实际应用中，
需要根据具体的电路特性进行修正或采用更精确的计算方法。

108实验3.7 差动放大器一、实验目的（1）理解差动放大器的工作原理，电路特点和抑制零漂的方法。

（2）掌握差动放大器的零点调整及静态工作点的测试方法。

（3）掌握差动放大器的差模放大倍数、共模放大倍数和共模抑制比的测量方法。

二、实验设备及材料函数信号发生器、双踪示波器、交流毫伏表、万用表、直流稳压电源、实验电路板。

三、实验原理差动放大器实验电路如图3.7.1所示，其中晶体管T 1、T 2称为差分对管，与电阻RC1、R C2及电位器R W 共同组成差动放大的基本电路。

其中R C1=R C2，R W 为调零电位器，若电路完全对称，静态时R W 应处为中点位置，若电路不对称，调节R W ，使U o 两端静态时的电位相等（U o = 0）。

晶体管T 3、D 1与电阻R e3和R 2组成恒流源电路，可以为差动放大器提供恒定电流I 0。

两个R 1为均衡电阻，给差动放大器提供对称的差模输入信号。

由于电路参数完全对称，当外界温度变化，或电源电压波动时，对电路的影响都是一样的，因此差动放大器能有效的抑制零点漂移。

1、差动放大器的输入输出方式，如图3.7.1所示电路。

根据输入信号和输出信号的不同方式有四种连接方式。

（1）双端输入—双端输出：输入信号U i 加在U i1、U i2两端：U i =U i1-U i2；输出U o 取自U o1、U o2两端：U o =U o1-U o2。

（2）双端输入—单端输出：输入信号U i 加在U i1、U i2两端：U i =U i1-U i2；输出U o图3.7.1 差动放大器实验电路109取自U o1或U o2到地的信号：U o =U o1或U o =U o2。

（3）单端输入—双端输出：输入信号加在U i1上，U i2接地（或U i1接地而信号加在U i2上）；输出U o 取自U o1、U o2两端：U o =U o1-U o2。

（4）单端输入—单端输出：输入信号加在U i1上，U i2接地（或U i1接地而信号加在U i2上）；输出U o 取自U o1或U o2到地的信号：U o =U o1或U o =U o2。

计算机科学与技术学院实验报告课程：模拟电路实验姓名：学号：专业：物联网班级：1204时间：2013 年 12月18日实验六差动放大电路一、实验目的差动放大器的特点是静态工作点稳定，对共模信号有很强的抑制能力，只是对输入信号的差（差模信号）作出相应，这些特点使之在电子设备中应用非常广泛。

集成运算放大器几乎都采用差动放大器作为输入级。

本实验的主要目的是加深对差动放大电路性能及特点的理解，学习差动放大电路主要性能指标的测试方法。

二、实验原理图1图1是差动放大器的基本结构。

它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。

当开关J2拨向左边时，构成典型的差动放大器。

调零电位器Rw用来调节T1和T2管的静态工作点，使输入信号Ui=0时，双端输出电压Uo=0。

R4为两管共用的发射极电阻，它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。

当开关J2拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器，用晶体管恒流源代替发射极电阻R4，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。

1.静态工作点的估算对于典型电路，E BEEE E R VV I -≈（可以认为）E C2C1I 21I I == 而恒流源电路有E3BE EE CC 212E3C3R V )V (V R R R I I -++≈≈ C3C1C1I 21I I == 2. 差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻R4足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数Ad 有输出方式决定，而与输入方式无关。

双端输出时，R4等于无穷大，Rw 在中心位置，而β)Rw (121r R βR △V △V A beB C i O d +++-== 单端输出时，d i C1d1A 21△V △V A == d i C2d2A 21△V △V A -== 当输入共模信号时，若为单端输出，则有E C E P be B C i C1C2C12R R )2R R 21β)((1r R βR △V △V A A -≈++++-=== 若为双端输出，在理想情况下有0△U U △A io C == 实际上由于元件不可能完全对称，因此Ac 也不绝对等于零。

实验三 差动放大器一、实验目的1、加深对差动放大器性能及特点的理解。

2、学习差动放大器主要性能指标的测试方法。

3、加深对差动放大器工作原理的理解。

二、实验原理图4－1是差动放大器的基本结构。

它由两个元件参数相同的基本共射放大电路组成。

当开关K 拨向左边时，构成典型的差动放大器。

调零电位器R P 用来调节T 1、T 2管的静态工作点，使得输入信号U i ＝0时，双端输出电压U O ＝0。

R E 为两管共用的发射极电阻， 它对差模信号无负反馈作用，因而不影响差模电压放大倍数，但对共模信号有较强的负反馈作用，故可以有效地抑制零漂，稳定静态工作点。

图4－1 差动放大器实验电路当开关K 拨向右边时，构成具有恒流源的差动放大器。

它用晶体管恒流源代替发射极电阻R E ，可以进一步提高差动放大器抑制共模信号的能力。

1、静态工作点的估算典型电路EBEEE E R U U I -≈（认为U B1＝U B2≈0） E C2C1I 21I I ==恒流源电路E3BEEE CC 212E3C3R U )U (U R R R I I -++≈≈C3C1C1I 21I I == 2、差模电压放大倍数和共模电压放大倍数当差动放大器的射极电阻R E 足够大，或采用恒流源电路时，差模电压放大倍数A d 由输出端方式决定，而与输入方式无关。

双端输出: R E ＝∞，R P 在中心位置时，Pbe B CiO d β)R (121r R βR △U △U A +++-== 单端输出d i C1d1A 21△U △U A ==d i C2d2A 21△U △U A -==当输入共模信号时，若为单端输出，则有若为双端输出，在理想情况下0△U △U A iOC ==实际上由于元件不可能完全对称，因此A C 也不会绝对等于零。

3、 共模抑制比CMRR为了表征差动放大器对有用信号（差模信号）的放大作用和对共模信号的抑制能力，通常用一个综合指标来衡量，即共模抑制比 cd A A CMRR =或()dB A A20Log CMRR c d =差动放大器的输入信号可采用直流信号也可采用交流信号。

电子报/2011年/5月/22日/第010版电子职校差动放大器的原理及四种连接方法(下)江苏顾振远(接上期)3.晶体管恒流源电路用差动放大器抑制零点漂移的方法就是“加入”Re，如上所述Re愈大，克服零点漂移的效果愈好，但Re愈大，需要的电源Ee愈高。

我们一方面希望Re大，一方面又希望Ee低一些。

在这种情况下，可使用晶体管来代替Re，这种电路称为晶体管恒流源差动放大电路，如图3所示。

图3中R1和R2是分压电阻，为T3提供正向偏置，以固定基极电位Ub3。

当温度升高使Ic1、Ic2增加时，Re3两端的电压也要增加，但由于Ub3为固定值，Ube3就要下降，Ib3随之减小，因此抑制了Ic3的上升，保持了Ic3的不变。

则Ic1、Ic2就不能增加，从而使管子的输出uol和u02几乎不变。

4.共模反馈型如果一级差动放大倍数不够，就得采用多级进行放大，图4是一个高放大倍数放大器的前两级，为了提高共模抑制比和减小输出的漂移，引进了共模反馈。

当输入端有共模信号时(输入端的漂移或外界共模干扰)，Ic1、Ic2将同时变化。

如果Ic1、Ic2都减小了，则第二级T4、T5管的Ie将增大，Ub3随之升高。

如果用Ub3控制T3的基极，则Ic3将增加一些，从而Ic1、Id2回升，使Ic1、Ic2的变化趋势被削弱，这样每个管子输出电压的漂移也就小了。

以上各种方法，在良好工艺措施保证下，差动电路的零点漂移可以作到10μV/℃以下。

5.差动电路四种连接方法的比较先将差动电路几种接法的主要性能列成附表。

从附表上可以看出一些规律:(1)凡是双端输出，放大倍数基本上和单管一样。

单端输出时放大倍数为单管一半。

(2)输出电阻在双端输出时为2RC，单端输出时为RC。

(3)输入电阻无论在双端输入还是单端输入时，均为2(Rbl+rbe)。

(完)附表。

一文解析差动放大器电路原理运算放大器广泛应用于各类型电子产品上面，用来对模拟量信号进行放大或衰减，使信号幅值达到一个合理的区间，供其它电路进行比较或采样。

差动放大器具有一个普通放大器不具备的优点：可对一个或多个不共地的信号进行检测，各个被测信号或放大器皆不受非等电位带来的影响，使各个被信号与放大器之间继续保持着“隔离”特性。

但这个这么好的优点却没有被仪器厂家重视。

目前绝大多数的示波器都无法对两个以上不共地信号进行同时检测，甚至只使用单通道时也无法直接测量非隔离的信号，例如220V市电，或220V整流后的电压，因为探头的地跟交流电地线是通的，一测就是短路。

假如前级采样采用差动放大器电路形式，此问题迎刃而解了。

不过福禄克的示波表倒是支持测量不共地信号，但它是不是用的差动放大电路，我就没去研究过了。

下图是整流器电压的采样电路，根据科技先躯们的经验，当两输入电阻相等，两反馈电阻也相等时（姑且把同相端电阻也称为反馈电阻），电路的放大比例为RF/RI，下图为10/1000，即0.01倍，衰减型电路。

教科书上的公式推导过程我看来看去硬是看不明白，数学没学好是我的硬伤，但我相信公式是正确的，因为我用我自己的理解方式计算过，也实验过，放大比例确实是RF/RI，下面我就分享一下我的推导方法，也是各电压点的计算方法，但是要注意的是，这个计算方法是针对被测信号与放大器不共地的时候用的，在共地的时候计算法又不同，后面我会讲到。

图中，受测电压为540VDC，上正下负。

我们知道，运放工作在放大区时，正反输入端电压是相等的（理想状态下完全一致，实际有少许偏差，偏差值由运放品质决定），即虚短，那受测信号的负载电流可以等效于右图，我们由此计算出受测信号回路电流，540V/2000K=0.27MA，红色箭头为电流方向，OK。

我们还知道，运放还有虚断特性，即正反输入端的电流几乎为0，可以忽略不计，那我们就可以断定，流经两输入电阻的电流与流经两反馈电阻的电流是一样的，即4个电阻的电流都为0.27MA。