模擬電子電路中差分放大電路的分析

　　差分放大器原理　　

　　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是共模增益 （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Ac→0時，CMRR→∞。Re越大，Ac就越低，因此共模抑制比也就越大。因此對于完全對稱的差分放大器來說，其Ac = 0，故輸出電壓可以表示為：

　　所謂共模放大倍數，就是Va，Vb輸入相同信號時的放大倍數。如果共模放大倍數為0，則輸入噪聲對輸出沒有影響。

　　要減小共模放大倍數，加大RE就行通常使用內阻大的恒流電路來帶替RE

　　差分放大器是普通的單端輸入放大器的一種推廣，只要將差放的一個輸入端接地，即可得到單端輸入的放大器。很多系統在差分放大器的一個輸入端輸入反饋信號，另一個輸入端輸入反饋信號，從而實現負反饋。常用于電機或者伺服電機控制，穩壓電源，測量儀器以及信號放大。在離散電子學中，實現差分放大器的一個常用手段是差動放大，見于多數運算放大器集成電路中的差分電路。

　　單端輸出的差動放大電路 （不平衡輸出）

　　當Vo被在Q1或Q2的集極C對地取出時， 稱為單端Single ended或不平衡輸出Unbalance Output。

　　單端較差動輸出之幅度小一倍，使用單端輸出時，共模訊號不能被抑制，因Vi1與Vi2同時增加，VC1與VC2則減少，而且VC1=VC2，但Vo =VC2，并非于零（產生零點漂移）。

　　但是加大RE阻值可以增大負回輸而抑制輸出，并且抑制共模訊號，因Vi1=Vi2時， Ii1及Ii2也同時增加，IE亦上升而令VE升高，這對Q1和Q2產生負回輸， 令Q1和Q2之增益減少，即Vo減少。

　　當差動訊號輸入時，Vi1 = -Vi2，IC1增加而IC2減少，總電流IE = IC1 + IC2便不變， 因此VE也不變，加大RE電阻值之電路會將差動訊號放大，不會對Q1及Q2產生負回輸及抑制。