什么是差分放大電路，四種接法分析

什么是差分放大電路

差分放大電路利用電路參數(shù)的對(duì)稱性和負(fù)反饋?zhàn)饔?，有效地穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)，以放大差模信號(hào)抑制共模信號(hào)為顯著特征，廣泛應(yīng)用于直接耦合電路和測(cè)量電路的輸入級(jí)。但是差分放大電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析繁瑣，特別是其對(duì)差模輸入和共模輸入信號(hào)有不同的分析方法，難以理解，因而一直是模擬電子技術(shù)中的難點(diǎn)。

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(fù)反饋的形式分：有典型電路和射極帶恒流源的電路兩種。

差放有兩個(gè)輸入端子和兩個(gè)輸出端子，因此信號(hào)的輸入和輸出均有雙端和單端兩種方式。雙端輸入時(shí)，信號(hào)同時(shí)加到兩輸入端；單端輸入時(shí)，信號(hào)加到一個(gè)輸入端與地之間，另一個(gè)輸入端接地。雙端輸出時(shí)，信號(hào)取于兩輸出端之間；單端輸出時(shí)，信號(hào)取于一個(gè)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(yīng)用方式。

差分放大器工作狀態(tài)

上圖a電路，是輸入信號(hào)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(zhǔn)電壓；

（2）因兩輸入端的“虛短”特性，可進(jìn)而推知其反相輸入端，即R3、R4串聯(lián)分壓電路，其b點(diǎn)=a點(diǎn)=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(zhǔn)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(diǎn)=a點(diǎn)=2V，這可以由此導(dǎo)出差分放大器的一個(gè)工作特征。

上圖b中的（1）電路，是IN1》IN2的狀態(tài)。

（1）此時(shí)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(shí)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）&TImes;R4/R3=-OUT

上圖b中的（2）電路，是IN1《IN2的狀態(tài)。

此時(shí)因反同相輸入端電壓高于同相輸入端，輸出端電壓往負(fù)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(hào)放大了4倍。

從電路的工作（故障）狀態(tài)判斷來(lái)說(shuō)，直接測(cè)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(yùn)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(cè)量輸入電壓差（R1、R3左端電壓差），再測(cè)量輸出端電壓進(jìn)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

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(jìn)行變換得出的等效電源和電阻，其表達(dá)式分別為：

交流分析：

在差模信號(hào)作用時(shí)，負(fù)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。

如下圖所示為差模信號(hào)的等效電路。在差模信號(hào)作用時(shí)，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(dāng)于接地。

輸出電壓

如果輸入差模信號(hào)極性不變，而輸出信號(hào)取自T2管的集電極，則輸出與輸入同相。當(dāng)輸入共模信號(hào)時(shí)，由于兩邊電路的輸入信號(hào)大小相等極性相同。與輸出電壓相關(guān)的T1管一邊電路對(duì)共模信號(hào)的等效電路如下

共模抑制比

結(jié)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(duì)于差模信號(hào)是通過(guò)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(hào)進(jìn)行等效變換，可看出，兩輸入端分別輸入了差模信號(hào)和共模信號(hào)。

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(hào)輸入的同時(shí)，伴隨著共模信號(hào)輸入。

輸出電壓

靜態(tài)工作點(diǎn)以及動(dòng)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(duì)靜態(tài)工作點(diǎn)、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(duì)輸入信號(hào)的作用分析與單端輸入電路相同。

審核編輯：郭婷