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[英]Differential amplifier

由兩個(gè)參數(shù)特性相同的晶體管用直接耦合方式構(gòu)成的放大器。若兩個(gè)輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號(hào)時(shí),輸出為零,從而克服零點(diǎn)漂移。適于作直流放大器。差分放大器是一種將兩個(gè)輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器,有時(shí)簡(jiǎn)稱為"差放"。差分放大器通常被用作功率放大器(簡(jiǎn)稱"功放")和發(fā)射極耦合邏輯電路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的輸入級(jí)。

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(gè)輸入端接地,即可得到單端輸入的放大器。

很多系統(tǒng)在差分放大器的一個(gè)輸入端輸入信號(hào),另一個(gè)輸入端輸入反饋信號(hào),從而實(shí)現(xiàn)負(fù)反饋。常用于電機(jī)或者伺服電機(jī)控制,以及信號(hào)放大。在離散電子學(xué)中,實(shí)現(xiàn)差分放大器的一個(gè)常用手段是差動(dòng)放大,見于多數(shù)運(yùn)算放大器集成電路中的差分電路。

右圖為差分放大器電路圖,未顯示偏置等電路。

差分放大器可以用晶體三極管(晶體管)或電子管作為它的有源器件。輸出電壓u0=u01-u02,是晶體管T1和T2集電極輸出電壓u01和u02之差。當(dāng)T1和T2的輸入電壓幅度相等但極性相反,即us1=-us2 時(shí),差分放大器的增益Kd(稱差模增益)和單管放大器的增益相等,即Kd≈Rc/re,式中Rc=Rc1=Rc2,re是晶體管的射極電阻。通常re很小,因而Kd較大。當(dāng)us1=us2 ,即兩輸入電壓的幅度與極性均相等時(shí),放大器的輸出u0應(yīng)等于零,增益也等于零。實(shí)際放大電路不可能完全對(duì)稱,因而這時(shí)還有一定的增益。這種增益稱為共模增益,記為Kc。在實(shí)際應(yīng)用中,溫度變化和電源電壓不穩(wěn)等因素對(duì)放大作用的影響,等效于每個(gè)晶體管的輸入端產(chǎn)生了一個(gè)漂移電壓。利用電路的對(duì)稱性可以使之互相抵消或予以削弱,使輸出端的漂移電壓大大減小。顯然,共模增益越小,即電路對(duì)稱性越好時(shí),這種漂移電壓也越小。

通常用差模增益Kd和共模增益Kc的比值Kd/Kc來表示差分放大器的性能。這個(gè)比值稱為共模抑制比(CMRR)。一般差分放大器的共模抑制比約為幾十分貝,性能較高的可達(dá)百分貝以上。

分析表明,共模抑制比CMRR≈βRe/hie,式中hie表示晶體管的輸入電阻。因此采用電流放大系數(shù) β大的晶體管或復(fù)合管,或者采用恒流源電路代替發(fā)射極公共電阻Re都可以提高差分放大器的共模抑制比。圖2是用恒流源代替Re的差分放大器。這種電路已廣泛用于各種集成電路。