差分放大器的優缺點及作用

2020-11-22 電子發燒友

差分放大器的優缺點及作用

發表於 2019-07-17 10:25:18

　　差分放大器的優缺點

　　差分放大器特點：放大差模電壓抑制共模電壓。能把兩個輸入電壓的差值加以放大的電路，也稱差動放大器。這是一種零點漂移很小的直接耦合放大器，常用於直流放大。它可以是平衡輸入和輸出，也可以是單端（非平衡）輸入和輸出，常用來實現平衡與不平衡電路的相互轉換，是各種集成電路的一種基本單元。

　　由兩個參數特性相同的電晶體用直接耦合方式構成的放大器。若兩個輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號時，輸出為零，從而克服零點漂移。適於作直流放大器。差分放大器是一種將兩個輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器，有時簡稱為「差放」。差分放大器通常被用作功率放大器（簡稱「功放」）和發射極耦合邏輯電路的輸入級。

　　

　　差分放大器的優點

　　差分放大器利用電路參數的對稱性和負反饋作用，有效地穩定靜態工作點，以放大差模信號抑制共模信號為顯著特徵，廣泛應用於直接耦合電路和測量電路的輸入級。但是差分放大器結構複雜、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。差分放大器：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恆流源的電路兩種。

　　（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，信號取於兩輸出端之間;單端輸出時，信號取於一個輸出端到地之間。因此，差分放大器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併成一個Re，所以經它的作用是穩定靜態工作點，對零漂做進一步的抑制。電阻Re常用等效內阻極大的恆流源I0來代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。負電源-一文看懂差分放大器的接法大全用來補償射極電阻Re兩端的直流壓降，以避免採用電壓過高的單一正電源+一文看懂差分放大器的接法大全，並可擴大輸出電壓範圍，使兩基極的靜態電位為零，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電流並提高輸入電阻。

　　差分放大器的作用

　　差分放大器也叫差動放大器是一種將兩個輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器，有時簡稱為差放。差分放大器通常被用作功率放大器（簡稱功放）和發射極耦合邏輯電路 （ECL， Emitter Coupled Logic） 的輸入級。如果Q1 Q2的特性很相似，則Va，Vb將同樣變化。例如，Va變化+1V，Vb也變化+1V，因為輸出電壓VOUT=Va-Vb=0V，即Va的變化與Vb的變化相互抵消。這就是差動放大器可以作直流信號放大的原因。 若差放的兩個輸入為 ，則它的輸出Vout為： 其中Ad是差模增益 （differential-mode gain），Ac什模增益 （common-mode gain）。 因此為了提高信/噪比，應提高差動放大倍數，降低共模放大倍數。二者之比稱做共模仰制比（CMRR， common-mode rejection ratio）。共模放大倍數AC可用下式求出： Ac=2Rl/2Re 通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比 （CMRR， common-mode rejection ratio） 衡量差分放大器消除共模信號的能力： 由上式可知，當共模增益Ac0時，CMRR。Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。

　　差分放大器的特點

　　差分放大器也叫差動放大器是一種將兩個輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器，有時簡稱為差放。

　　（1）對單電源供電的放大器電路，其輸出端（即Q1\Q2的C極）靜態工作點為1/2Vcc最為適宜，能保障其最大動態輸出範圍。只要RC1、RB1等偏置元件取值合適，則可使UC1、UC2的靜態電壓為2.5V，即靜態差分輸出電壓2.5V-2.5V=0V;

　　（2）電路設計儘可能使Q1、Q2的靜態工作參數一致，二者構成「鏡像」電路，RE為電流負反饋電阻，其直流電阻小，動態電阻極大（流過的電流近乎恆定），以提升電路的差分性能。

　　（3）當IN+=IN-時，或者二者信號電壓同步升降時，OUT+、OUT-端電壓也在同步升降，且升、降幅度相等，其輸差分輸出值仍會為0V。如二路輸入信號在靜態基礎上產生了Q1、Q2基極電流的同樣增量，則集電極電壓會產生下降，如由2.5V降低為1.5V時，則UC1-UC2=1.5V-1.5V=0V，這說明電路對共模輸入信號不予理會，具備優良的抗幹擾性能。

　　眾所周知，RS485通訊電路，就是利用差分總線傳輸方式，產生了強有力的抗幹擾效果。

　　（4）當IN+、IN-輸入信號在靜態基礎上有相對變化，即IN+-IN-≠0時，如IN+輸入電壓往正方向變化時，OUT-會往負方向變化（同時OUT+會往正方向變化），使得兩個輸出端反向偏離2.5V產生了信號輸出。當OUT-為1.5V，OUT+為3.5V時，此時使產生了2V的信號電壓輸出。

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