知识点双端输入双端输出差分放大电路的分析教学文稿

差动放大电路中双端输入双端输出电路的双端输入双端输出差动放大电路：1、简介：双端输入双端输出差动放大电路通常也称为四头差动放大电路，是一种由两个集成电路（IC）组成的放大电路，它可以在两个端子处同时输入信号，可以在另两个端子处同时输出放大后的信号。

它的重要应用之一是用于两路电压采样放大器，能够将输入信号放大后输出，在当今电路设计中发挥着极大的作用。

2、工作原理：双端输入双端输出差动放大电路的工作原理是：两个集成电路（IC）的端子A、B、C、D形成了一个框架，两个输入端A、B与两个输出端C、D之间存在着对称的电压差，当在输入端AB上输入信号时，它们之间的电压差会发生变化，从而影响到输出端CD的电压，从而放大了外部输入信号。

3、优点：（1）双端输入双端输出差动放大电路易于制造，具有很大的单片集成度，不仅能有效地缩短安装空间，而且运行稳定可靠。

（2）双端输入双端输出差动放大电路能够同时对两路输入电压进行采样和放大，非常适合于信号采样、双通道ADC放大器和微波电路等电路设计中的采样和放大应用。

（3）双端输入双端输出差动放大电路的输出纹波比较小，具有更好的动态性能，能够提供更高的信噪比。

4、不足：（1）双端输入双端输出差动放大电路受到相位和施加信号大小的限制，容易出现稳定性问题。

（2）双端输入双端输出差动放大电路的工作稳定性受到输入端口的负载的影响，具有较低的负载灵敏度，很难在一个工作范围内提供较高的动态性能。

（3）双端输入双端输出差动放大电路的输出状态是由两个集成电路的性能共同控制的，一旦其中一个集成电路损坏，会造成整个放大电路的破坏，因此易于引起信号传播故障。

总之，双端输入双端输出差动放大电路具有很多优越的性能，是一种常用的放大电路，它的重要应用之一是用于两路电压采样放大器，但由于其存在的稳定性问题和负载灵敏的问题，使得它的应用还有待进一步完善。

72信号，分别加到两只三极管基极，这样差模信号输入到差分放大器后，将引起两只差分放大管基极电流相反方向的变化，即一只三极管的基极电流在增大时，另一只在减小。

差分放大器中，差模信号是放大器所要放大的信号。

2．共模信号共模信号也是加到两只差分放大管基极的信号，但是这两个信号大小相等、相位相同，所以将引起两只放大管基极电流相同方向的变化，即一只三极管基极电流在增大时，另一只三极管基极电流也在等量增大。

共模信号是无用的信号，是差分放大器所要抑制的信号。

共模信号不是信号源加给差分放大器的，而是由下列一些原因产生的。

（1）温度对三极管影响引起的共模信号。

当三极管工作温度变化时，会引起三极管基极电流的相应变化。

由于两只差分放大管处于同一个工作环境中，而且两只三极管的性能一致，所以温度对两管所产生的影响相同，即相当于给两只三极管输入一个大小、相位相同的共模信号。

（2）放大器直流工作电压波动引起的共模信号。

当直流工作电压+V 大小波动时，对三极管的静态偏置电流大小有影响，直流工作电压波动引起的两只三极管电流变化相同，相当于给两只放大管基极输入了大小相等、方向相反的共模信号。

3．共模抑制比（CMRR）关于共模抑制比（CMRR ）主要说明下列几点。

（1）共模抑制比用CMRR 表示，它的定义公式如下：式中：CMRR 为共模抑制比；A d 为差分放大器对差模信号的放大倍数；A c 为差分放大器对共模信号的放大倍数。

（2）差分放大器的共模抑制比愈大愈好。

（3）差分放大器对两种信号的放大倍数之比表明了差分放大器的一个重要特性，这一特性用共模抑制比来表示。

（4）共模抑制比愈大，表明差分放大器对差模信号放大能力愈强，对共模信号抑制能力愈强。

2.5.3 双端输入、双端输出式差分放大器工作原理分析与理解图2-13所示是一级典型的双端输入、双端输出式差分放大器，VT1和VT2是两只同型号的三极管，两只三极管构成一级差分放大器。

图2-13　典型双端输入、双端输出式差分放大器电路中，U i1和U i2是两个输入信号，这两个信号必须大小相等、相位相反。

双入双出的差分放大电路双入双出的差分放大电路是一种常用的电路设计，可以用于信号放大、滤波、混频等应用。

它由两个输入端和两个输出端组成，通过差分放大的方式实现信号的放大和处理。

本文将从差分放大电路的原理、特点和应用角度进行介绍和分析。

我们来了解一下差分放大电路的原理。

差分放大电路的基本结构由两个输入端（IN+和IN-）和两个输出端（OUT+和OUT-）组成，其中IN+和IN-为两个输入信号，OUT+和OUT-为差分输出信号。

差分放大电路通过差分放大器对输入信号进行放大和处理，其中差分放大器由两个晶体管和几个电阻组成。

当IN+和IN-两个输入信号相同时，差分放大器可以将它们的差值放大。

当IN+和IN-两个输入信号不同时，差分放大器可以将它们的差值放大并输出。

差分放大电路具有以下几个特点。

首先，差分放大电路可以抵消共模信号。

共模信号指的是同时作用于IN+和IN-两个输入端的相同幅值和相位的信号。

由于差分放大器对共模信号具有抑制作用，因此差分放大电路可以有效地消除共模干扰。

其次，差分放大电路具有较好的抗干扰能力。

由于差分放大器对共模信号具有抑制作用，因此差分放大电路对于来自外部的共模干扰具有较好的抗干扰能力。

此外，差分放大电路还具有较好的线性度和稳定性，可以实现高精度的信号放大和处理。

差分放大电路在实际应用中具有广泛的应用。

首先，差分放大电路可以用于信号放大。

由于差分放大电路具有较好的线性度和稳定性，因此可以实现高精度的信号放大。

其次，差分放大电路可以用于滤波。

差分放大电路可以通过调整电阻和电容的数值来实现不同的滤波效果，从而满足不同应用场景的需求。

此外，差分放大电路还可以用于混频。

差分放大电路可以通过调整晶体管的工作状态来实现不同的混频效果，从而实现信号的频率转换和处理。

双入双出的差分放大电路是一种常用的电路设计，可以用于信号放大、滤波、混频等应用。

它具有抗干扰能力强、线性度高、稳定性好等特点，并且在实际应用中具有广泛的应用。

第2章　多级放大、差分放大和音频功放电路详解Chapter 275级放大器的零点漂移现象。

图2-15　直接耦合多级放大器零点漂移示意图关于这一直接耦合多级放大器零点漂移现象主要说明下列几点。

（1）VT1、VT2和VT3构成三级直接耦合放大器，U i是输入信号，U o是输出信号。

（2）放大器没有输入信号时，VT3集电极上的直流电压为该放大器的输出电压，设为U2。

假设由于温度的影响，VT1基极直流电流发生了改变，这相当于给VT1基极输入了一个信号电流，这一信号经三级放大器放大后，VT3集电极直流电压已经不再是原来的直流电压值U2，而是图中的U1，U1不等于U2，说明VT3集电极直流电压发生了改变，这一现象称为零点漂移。

（3）直接耦合放大器中，电路中的每级放大器都会出现上述现象，其中第一级放大器对零点漂移的影响最大。

（4）发生这种漂移是因为各级放大器之间采用了直接耦合电路，在直流放大器中这种漂移现象是不允许的，采用差分放大器可以有效地抑制这种零点漂移。

（5）差分放大器中的两只三极管直流电路是对称的，这样在静态时对于共模信号而言（漂移就是一种共模信号），两管集电极直流电压相等，在采用双端输出式电路后输出信号电压U o为0V，即零点漂移的结果对输出信号电压U o没有影响，说明具有抑制零点漂移的作用。

（6）差分放大器中两管共用发射极电阻对共模信号具有负反馈作用，在加大发射极电阻阻值后对共模信号的负反馈量增大，使放大器共模抑制比增大，可以提高抑制零点漂移的效果。

2.5.4 双端输入、单端输出式差分放大器工作原理分析与理解图2-16所示是双端输入、单端输出式差分放大器输出电路示意图，电路中R1是VT1集电极负载电阻，R3是VT2集电极负载电阻，R2是两管共用的发射极电阻，U o是输出信号。

图2-16　双端输入、单端输出式差分放大器输出电路示意图（1）双端输入、单端输出式差分放大器输出电路分析同普通放大器输出电路分析一样，因为这是单端输出电路，但是要注意输出端与输入端之间的相位问题。

运放差分放大电路原理知识介绍差分放大电路（1）对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。

特点：左右电路完全对称。

原理：温度变化时，两集电极电流增量相等，即C2C1I I ∆=∆，使集电极电压变化量相等，CQ2CQ1V V ∆=∆，则输出电压变化量0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，电路有效地抑制了零点漂移。

若电源电压升高时，仍有0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，因此，该电路能有效抑制零漂。

共模信号：大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号。

共模输入：输入共模信号的输入方式称为共模输入。

（2）对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。

差模信号：大小相等，极性相反的信号称为差模信号。

差模输入：输入差模信号的输入方式称为差模输入。

在图中，I 2I 1I 21v v v =-=， =-=C21C v v I 21v A v 放大器双端输出电压o v = I v I v I v C2C1)21(21v A v A v A v v =--=-差分放大电路的电压放大倍数为bec I I I O vd r R A v v A v v A V v β-====可见它的放大倍数与单级放大电路相同。

（3）共模抑制比共模抑制比CMR K ：差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。

cdCMR v v A A K =缺点：第一，要做到电路完全对称是十分困难的。

第二，若需要单端输出，输出端的零点漂移仍能存在，因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。

改进电路如图（b ）所示。

在两管发射极接入稳流电阻e R 。

使其即有高的差模放大倍数，又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。

在实际电路中，一般都采用正负两个电源供电，如图所示（c ）所示。

差分放大电路一. 实验目的:1．掌握差分放大电路的基本概念；2．了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法；3．掌握差分放大电路的基本测试方法。

差分放大电路单端输入和双端输入差分放大电路是一种常见的放大电路，在工业、电子通讯、医疗等领域都有广泛应用。

该电路可以将输入端信号放大，输出更大的信号，以达到放大信号的目的。

差分放大电路主要分为单端输入和双端输入两种。

一、单端输入差分放大电路单端输入差分放大电路是最常见的差分放大电路之一。

其结构是由两个输入端和一个共用输出电路组成。

当输入端之一接入正电极，而另一个接入负电极时，通过差分放大器的比较，输出一个差分电压信号。

单端输入的差分放大电路电路简单，性能可靠，但抗干扰能力相对较差。

二、双端输入差分放大电路双端输入差分放大电路具有更高的抗干扰性能。

其输入电路结构是由两个相同的输入端和一个差动输出端组成。

当两个输入端同时接收到相同幅度、逆向极性的信号时，输出电压为零。

在使用双端输入差分放大电路时，需要注意两个输入端的信号必须相等，否则会对放大电路产生干扰。

三、差分放大电路的应用差分放大电路主要应用于信号放大和信号滤波等领域。

在医疗、工业生产中，差分放大电路被广泛应用于生物信号检测、温度、压力等参数的检测和控制。

此外，差分放大电路还被应用于音频和视频信号的处理和放大。

在信号处理和放大方面，单端输入差分放大电路通常用于较低频率的信号，而双端输入差分放大电路适用于高频信号的处理。

总之，差分放大电路在工业、电子通讯、医疗等多个领域都具有广泛的应用前景。

通过学习和理解单端输入、双端输入差分放大电路的原理和应用，我们可以更加深入地掌握差分放大电路的技术知识，从而为电子技术的进一步发展提供更为坚实的基础。

目录1 课程设计的目的与作用 (1)2 设计任务及所用multisim环境的介绍 (1)2.1设计任务 (1)2.1.1双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的设计 (1)2.1.2对双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的分析 (1)2.2 multisim10.0的介绍 (1)3 电路模型的建立 (3)4 理论分析及计算 (3)4.1电路组成 (3)4.2静态工作点分析 (4)4.3动态工作点分析 (4)5仿真结果分析 (5)6设计总结和体会 (7)6.1 设计总结 (7)6.2心得体会 (7)7 参考文献 (8)1 课程设计的目的与作用(1).了解并熟悉multisim的使用,能熟练的进行仿真(2).加深理解双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的原理及改进.(3).通过自己亲自动手设计和搭建仿真环境,不仅对书上的理论知识得到巩固和深入理解,也增强了动手实践能力和使用先进软件进行设计的能力.2 设计任务及所用multisim环境的介绍2.1设计任务2.1.1双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的设计设计一个双端输入双端输出恒流源式差分放大电路,自己独立完成,在实验中通过自己动手设计仿真电路,达到真正明白原理的目的.2.1.2对双端输入双端输出恒流源式差分放大电路的分析(1)，正确理解电路中所设置的参数对电路输出的影响.(2)，正确处理理论数据和和仿真数据,通过比较加深对电路的理解.2.2 multisim10.0的介绍Multisim是加拿大IIT公司（Interrative Image Technologies Ltd）推出的基于Windows的电路仿真软件，由于采用交互式的界面，比较直观、操作方便，具有丰富的元器件库和品种繁多的虚拟仪器，以及强大的分析功能等特点，因而得到了广泛的引用。

针对不同的用户，提供了多种版本，例如学生版、教育版、个人版、专业版和超级专业版。

其中教育版适合高校的教学用。

2.3 差分放大器
差动放大电路工作原理
1.基本差动放大电路：下图为差动放大器的典型电路。

信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。

因此，差动放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。

对差分放大器来说，放大的信号分为两种：一种是差模信号，这是需要放大的有用的信号；另一种是共模信号，这是要尽量抑制其放大作用的信号。

2.差模共模信号
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。

当外信号加到两输入端子与地之间，使vI1、vI2大小相等、极性相同时，称为共模输入状态。

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
3.差模共模等效电路
1）输入电阻：2rп
2）输出电阻：单端Rc 双端2Rc
3)双端输入——双端输出差分放大器的差模电压放大倍数为：
1）输入电阻：Βree
2）电压增益：
双端输入双端输出
共模抑制比
共模抑制比指差分放大器的差模电压放大倍数与共模电压放大
倍数之比，即：。

双端输入双端输出差分放大电路5.2.1静态分析图5-2-1所示的差分放大电路的静态和动态计算与基本放大电路基本相同。

在基本放大电路中，偏置电阻接电源（高电位点），发射极电阻接地（低电位点）。

在图5-2-1中，发射极电阻接-V EE，是电路中的最低电位点。

R s1、R s2接地，可以起一部分偏置电阻的作用，R s1、R s2 也可以看作信号源内阻。

地电位相对-V EE 是高电位，所以仍然可以提供偏流，这样处理便于直接耦合的输入信号源一端接地。

因差分电路的对称性，可以只对其中一半电路进行计算。

在求基极电流时，R e为发射极电阻，因为R e流过的电流是2I E，所以单边计算时，要用2R e代替，才能使I E流过2R e产生的电压降与2I E流过R e产生的电压降相同。

对差分放大电路的结构了解清楚以后，可得双端输入双端输出差分放大电路的静态计算结果。

图5-2-1 双端输入双端输出差分放大电路双端输入双端输出差分放大电路的静态计算5.2.2动态分析5.2.2.1 差模电压放大倍数在图5-2-1差放电路的两个输入端加入差模信号，即，时，一个三极管电流在I CQ1的基础上增加，另一个三极管电流在I CQ2的基础上将减少，电流的增量和减量相等。

所以，输出信号电压，即在两输出端之间有信号输出。

图5-2-2 双入双出差分放大电路的微变等效电路差模电压放大倍数的计算5.2.2.2差模输入电阻在讨论差模输入电阻时，参照双入双出差分放大电路的微变等效电路（图5-2-2）。

不论是单端输入还是双端输入，差模输入电阻R id的计算公式如下：(5-2-2)5.2.2.3输出电阻在讨论输出电阻时，参照双入双出差分放大电路的微变等效电路（图5-2-2）。

单端输出时输出电阻：(5-2-3)双端输出时输出电阻：(5-2-4)5.2.3差分放大电路的共模抑制比在差分放大电路的两个输入端加入极性相同、幅度不等的信号，或加入极性不同幅度不等的信号，则差分放大电路的输入信号包含共模和差模两种信号成分，本节是讨论共模信号作用到差分放大电路上的情况，如图5-1-2所示。

江苏省XY中等专业学校2022-2023-1教案编号：备课组别电子课程名称电子线路所在年级二年级主备教师授课教师授课系部授课班级授课日期课题项目差分放大电路教学目标1．掌握差分放大电路双端输入、双端输出时差模放大倍数的计算方法2．理解共模放大倍数和共模抑制比的概念3.理解射极电阻、射极电源的作用重点差分放大电路对零漂的抑制和电压放大倍数的计算难点对差分放大电路工作过程的分析教法讲授法，讨论法教学设备多媒体展示系统教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容一、复习引入A．复习直藕放大器的两个特殊问题？零点漂移问题？二、讲授新课三、放大倍数1．差模放大倍数A V D（1）差模信号：大小相等而极性相反的信号。

II121vv=，II221vv=差模输入方式：两管输入信号为差模信号。

教学内容（2）分析：v I1 = - v I2 ，v O1 = -v O2，则v O = v O1 - v O2 = 2 v O1设单管放大器的放大倍数为A V1、A V2，且A V1 = A V2，于是差模放大倍数为A VD = A V1 = A V21I1O1I11OIOD22vVAvvvvvvA===采用双入-双出的基本差分放大器，A V D等于直接耦合单管放大器的放大倍数。

2．共模放大倍数A V C（1）共模信号：大小相等且极性相同的信号v O1，v O2。

v O = v O1 -v O2共模输入方式：两管输入信号为共模信号。

（2）两管的输入信号vI1 = vI2 = vI，放大器为共模输入，因电路对称，vO1 = vO2 。

其双端输出电压vO = vO1 - vO2 = 0。

即共模放大倍数IIOC===vvvAV（3）实际：A V C≠ 0共模输入、双端输出差放电路的共模放大倍数等于零。

即对共模信号进行了拟制。

温度变化，引起晶体管参数变化，相当于共模信号。

Re存在，即使单端输出，也能抑制零漂。

差分放大器的差模输入方式CDV V A A =差分放大器的共模输入方式课堂小结课后作业板书设计教后札记。