差分放大電路簡(jiǎn)介

　　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。

　　差分放大電路的組成

　　差分放大器是由對(duì)稱的兩個(gè)基本放大電路通過(guò)射極公共電阻耦合構(gòu)成的，如圖所示?！皩?duì)稱”的含義是兩個(gè)三極管的特性一致。

　　差分放大電路的特性

　?。?）差動(dòng)放大電路對(duì)零漂在內(nèi)的共模信號(hào)有抑制作用；

　?。?）差動(dòng)放大電路對(duì)差模信號(hào)有放大作用；

　?。?）共模負(fù)反饋電阻RE的作用：

　?、俜€(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn)。

　　②對(duì)差模信號(hào)無(wú)影響。

　?、蹖?duì)共模信號(hào)有負(fù)反饋?zhàn)饔茫篟E越大對(duì)共模信號(hào)的抑制作用越強(qiáng)；也可能使電路的放大能力變差。為了趨利避害，常采用恒流源來(lái)代替電阻RE。

　　差分放大電路的基本狀態(tài)

　　差放的外信號(hào)輸入分差模和共模兩種基本輸入狀態(tài)。當(dāng)外信號(hào)加到兩輸入端子之間，使兩個(gè)輸入信號(hào)Vi1、Vi2的大小相等、極性相反時(shí)，稱為差模輸入狀態(tài)。此時(shí)，外輸入信號(hào)稱為差模輸入信號(hào)，以Vid表示，且有：

　　當(dāng)外信號(hào)加到兩輸入端子與地之間，使Vi1、Vi2大小相等、極性相同時(shí)，稱為共模輸入狀態(tài)，此時(shí)的外輸入信號(hào)稱為共模輸入信號(hào)，以Vic表示，且：

　　當(dāng)輸入信號(hào)使Vi1、Vi2的大小不對(duì)稱時(shí)，輸入信號(hào)可以看成是由差模信號(hào)Vid和共模信號(hào)Vic兩部分組成，其中動(dòng)態(tài)時(shí)分差模輸入和共模輸入兩種狀態(tài)。

　?。?）對(duì)差模輸入信號(hào)的放大作用

　　當(dāng)差模信號(hào)Vid輸入（共模信號(hào)Vic=0）時(shí)，差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相反，即Vi1=－Vi2=Vid/2，因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相反，導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量，即差模輸出電壓Vod1、Vod2大小相等、極性相反，此時(shí)雙端輸出電壓Vo=Vod1－Vod2=2Vod1=Vod，可見(jiàn)，差放能有效地放大差模輸入信號(hào)。

　　要注意的是：差放公共射極的動(dòng)態(tài)電阻Rem對(duì)差模信號(hào)不起（負(fù)反饋）作用。

　?。?）對(duì)共模輸入信號(hào)的抑制作用

　　當(dāng)共模信號(hào)Vic輸入（差模信號(hào)Vid=0）時(shí)，差放兩輸入端信號(hào)大小相等、極性相同，即Vi1=vI2=Vic，因此差動(dòng)對(duì)管電流增量的大小相等、極性相同，導(dǎo)致兩輸出端對(duì)地的電壓增量，即差模輸出電壓Voc1、Voc2大小相等、極性相同，此時(shí)雙端輸出電壓Vo=Voc1－Voc2=0，可見(jiàn)，差放對(duì)共模輸入信號(hào)具有很強(qiáng)的抑制能力。［1］

　　此外，在電路對(duì)稱的條件下，差放具有很強(qiáng)的抑制零點(diǎn)漂移及抑制噪聲與干擾的能力。

　　性能衡量指標(biāo)

　　共模抑制比：

　　Ad是差模信號(hào)放大倍數(shù)、Ac共模信號(hào)放大倍數(shù)。越大電路的性能也就愈好。因此增大Re是改善共模抑制比的基本措施。

　　差分放大電路的作用

　　差分放大電路對(duì)共模輸入信號(hào)有很強(qiáng)的抑制能力，對(duì)差模信號(hào)卻沒(méi)有多大的影響，因此差分放大電路一般做集成運(yùn)算的輸入級(jí)和中間級(jí)，可以抑制由外界條件的變化帶給電路的影響，如溫度噪聲等。你可以去找一些集成電路看一下，第一級(jí)基本上都是差分放大。

　　差分放大電路的應(yīng)用

　　電路一：

　　用運(yùn)放做電流采樣，再用單片機(jī)AD采集處理。

　　注：

　　1、Rp10、Rp11、Cp8、Cp9，是對(duì)輸入做的RC濾波，后面的Rp15和Cp11是對(duì)輸出做的RC濾波。

　　2、Rp16是為了防止運(yùn)放輸出不夠低的現(xiàn)象，電阻的阻值不宜過(guò)大過(guò)小，根據(jù)運(yùn)放的阻抗選擇。

　　3、Dp6是為了防止輸出端電壓過(guò)高，燒壞CPU的IO口。

　　4、Rp12=Rp13，Rp14=R10。Vout=Rp14/Rp12*（Vin+-Vin-）。

　　電路二：

　　注：

　　差分放大電路不再說(shuō)了，這個(gè)電路是為了避免運(yùn)放到了輸出低端非線性的問(wèn)題。

　　Vout=Rc9/Rc8*（Vin+-Vin-）+基準(zhǔn)電壓值。具體的計(jì)算過(guò)于復(fù)雜，不再說(shuō)明。