什么是差分放大電路

　　差分放大電路利用電路參數(shù)的對稱性和負反饋作用，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點，以放大差模信號抑制共模信號為顯著特征，廣泛應用于直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大電路結構復雜、分析繁瑣，特別是其對差模輸入和共模輸入信號有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術中的難點。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

　　差放有兩個輸入端子和兩個輸出端子，因此信號的輸入和輸出均有雙端和單端兩種方式。雙端輸入時，信號同時加到兩輸入端；單端輸入時，信號加到一個輸入端與地之間，另一個輸入端接地。雙端輸出時，信號取于兩輸出端之間；單端輸出時，信號取于一個輸出端到地之間。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用方式。上面兩個電路均為雙端輸入雙端輸出方式。

　　（a）電阻Re是T1和T2兩管的公共射極電阻，或稱射極耦合電阻，它實際上就是在工作點穩(wěn)定電路中植入的射極電阻，只是此處將兩個電阻的射極電阻合并成一個Re，所以經它的作用是穩(wěn)定靜態(tài)工作點，對零漂做進一步的抑制。電阻Re常用等效內阻極大的恒流源I0來代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。負電源-用來補償射極電阻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。

　　差分放大器工作狀態(tài)

　　上圖a電路，是輸入信號IN1=IN2的狀態(tài)。

　　（1）因輸入端的“虛斷”特性，同相輸入端為高阻態(tài)，其輸入電壓值僅僅取決于R1、R2分壓值，為2V。同相輸入端的2V電壓可以看作成為輸入端比較基準電壓；

　　（2）因兩輸入端的“虛短”特性，可進而推知其反相輸入端，即R3、R4串聯(lián)分壓電路，其b點=a點=2V。這是反饋電壓。放大器的控制目的是使反饋電壓等于基準電壓；

　　（3）由R1=R3，R2=R4條件可知，放大器輸出端只有處于“虛地”狀態(tài)，即輸出端為0V，才能滿足b點=a點=2V，這可以由此導出差分放大器的一個工作特征。

　　上圖b中的（1）電路，是IN1》IN2的狀態(tài)。

　　（1）此時因同相輸入端電壓高于反相輸入端，輸出端電壓往正方向變化，其R3、R4偏置電路中的電流方向如圖所示；

　　（2）由R3、R4的阻值比例可知，R3兩端電壓降為（2.8V－1.5V）/10k，則R4兩端電壓降為1.3V×4=5.2V，輸出端電壓為2.8V+5.2V＝8V。

　　（4）此時的輸入電壓差為IN1-IN=2V，輸出電壓為8V。顯然，該差分放大器的差分電壓放大倍數(shù)=R4/R3是4倍壓差分放大器。由此可以推知差分放大器的差分輸入放大倍數(shù)為（1N1-IN2）×R4/R3=-OUT

　　上圖b中的（2）電路，是IN1《IN2的狀態(tài)。

　　此時因反同相輸入端電壓高于同相輸入端，輸出端電壓往負方向變化，其R3、R4偏置電路中的電流方向如圖所示。同樣，依R3、R4的阻值比例可推知，在此輸入條件下，輸出端電壓為-8V，電路依然將輸入差分信號放大了4倍。

　　從電路的工作（故障）狀態(tài)判斷來說，直接測量R3、R4串聯(lián)電路的分壓狀態(tài)，只要R3、R4串聯(lián)分壓是成立的，則電路就大致上（起碼運放芯片）就是好的；電路的電壓放大倍數(shù)也由此得出；只要測量輸入電壓差（R1、R3左端電壓差），再測量輸出端電壓進行比較，則外圍偏置電路的好壞。

　　差分放大電路的接法大全

　　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)不對稱，影響了靜態(tài)工作點和動態(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行變換得出的等效電源和電阻，其表達式分別為：

　　交流分析：

　　在差模信號作用時，負載電阻僅取得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的等效電路。在差模信號作用時，由于T1管與T2管中電流大小相等方向相反，所以發(fā)射極相當于接地。

　　輸出電壓

　　一半。如果輸入差模信號極性不變，而輸出信號取自T2管的集電極，則輸出與輸入同相。當輸入共模信號時，由于兩邊電路的輸入信號大小相等極性相同。與輸出電壓相關的T1管一邊電路對共模信號的等效電路如下

　　共模抑制比

　　結論：Re愈大，Ac的值愈小，Kcmr愈大，電路的性能愈好。

　　2、單端輸入、雙端輸出電路

　　如下圖（a）所示為單端輸入、雙端輸出電路。電路對于差模信號是通過發(fā)射極相連的方式將T，管的發(fā)射極電流傳遞到T，管的發(fā)射極的，故稱這種電路為射極耦合電路。

　　如圖（b）所示將輸入信號進行等效變換，可看出，兩輸入端分別輸入了差模信號和共模信號。

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

　　輸出電壓

　　靜態(tài)工作點以及動態(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，該電路對靜態(tài)工作點、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。對輸入信號的作用分析與單端輸入電路相同。