什么是差分放大器？

差分放大器，也稱為差動放大器，是一種特殊的電子放大器。它的主要作用是將兩個輸入端之間的電壓差以一個固定的增益進(jìn)行放大。這種放大器通常由兩個參數(shù)特性相同的晶體管通過直接耦合方式構(gòu)成。當(dāng)兩個輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號時，差分放大器的輸出為零，這一特性使得它能夠有效地克服零點(diǎn)漂移問題。

差分放大器在電子系統(tǒng)中有著廣泛的應(yīng)用。它常被用作功率放大器（功放）和發(fā)射極耦合邏輯電路（ECL）的輸入級。此外，差分放大器還是模擬電路與數(shù)字電路相互轉(zhuǎn)接、進(jìn)行數(shù)-模和模-數(shù)變換的重要電子元件。

差分放大器的主要優(yōu)點(diǎn)包括高輸入阻抗、低噪聲、低失真和低功耗等。這些優(yōu)點(diǎn)使得差分放大器在信號處理、濾波和總體放大等方面具有廣泛的應(yīng)用價值。

總的來說，差分放大器是一種重要的電子元件，其獨(dú)特的工作原理和廣泛的應(yīng)用范圍使得它在電子系統(tǒng)中發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。

接下來小編給大家介紹一些差分放大器電路圖，以及簡單分析它們的工作原理。

差分放大器電路圖分享

1、使用晶體管的差分放大器電路圖（1）

使用晶體管的差分放大電路可以設(shè)計如下圖所示，由兩個晶體管T1和T2組成。這些晶體管和電阻器的連接如電路圖所示。

差分放大器電路中有兩個輸入I1和I2以及兩個輸出V1out和V2out。輸入I1施加到晶體管T1基極端子，輸入I2施加到晶體管T2基極端子。晶體管T1和晶體管T2的發(fā)射極端子連接至共發(fā)射極電阻。因此，兩個輸入信號I1和I2將影響輸出V1out和V2out。差分放大器電路由兩個電源電壓Vcc和Vee組成，但沒有接地端子。即使使用單電壓電源，電路也可以按照預(yù)期正常運(yùn)行（在使用兩個電源電壓時也類似）。因此，正電壓電源和負(fù)電壓電源的相反點(diǎn)接地。

通過提供一個輸入（如下圖所示的 I1）并在兩個輸出端子產(chǎn)生輸出，可以很容易地理解差分放大器的工作原理。

如果輸入信號 (I1) 提供給晶體管 T1 的基極，則連接到晶體管 T1 集電極端子的電阻兩端會出現(xiàn)高電壓降，該電壓將變得不那么正。如果沒有輸入信號（I1）提供給晶體管 T1 的基極，則連接到晶體管 T1 集電極端子的電阻兩端會出現(xiàn)低壓降，該電壓將變得更正。因此，我們可以說晶體管 T1 集電極端子上出現(xiàn)的反相輸出基于 T1 基極端子提供的輸入信號 I1。

如果通過應(yīng)用 I1 的正值來導(dǎo)通 T1，則通過發(fā)射極電阻的電流會增加，因?yàn)榘l(fā)射極電流和集電極電流幾乎相等。因此，如果發(fā)射極電阻上的電壓降增加，則兩個晶體管的發(fā)射極都朝正方向移動。如果晶體管T2的發(fā)射極為正，則T2的基極將為負(fù)，在這種情況下，傳導(dǎo)的電流較小。

因此，連接在晶體管T2集電極端子處的電阻器兩端的電壓降將較小。因此，對于給定的正輸入信號，T2 的集電極將朝正方向移動。因此，我們可以說晶體管 T2 集電極端子上出現(xiàn)的非反相輸出基于施加在 T1 基極的輸入信號。

通過在晶體管 T1 和 T2 的集電極端子之間獲取輸出，可以差分驅(qū)動放大。從上面的電路圖中，假設(shè)晶體管T1和T2的所有特性都相同，并且如果基極電壓Vb1等于Vb2（晶體管T1的基極電壓等于晶體管T2的基極電壓），則兩個晶體管的發(fā)射極電流將為相等（Iem1=Iem2）。因此，總發(fā)射極電流將等于 T1 (Iem1) 和 T2 (Iem2) 發(fā)射極電流之和。

1、使用晶體管的差分放大器電路圖（2）

差分放大器基本上使用特性相同的發(fā)射極偏置電路。這種差分放大器也稱為發(fā)射極耦合差分放大器。下圖是差分放大器的電路圖。

差分放大器的輸入1連接到晶體管Q1的基極，差分放大器的輸入2連接到另一個晶體管的基極。 VCC和VEE是差分放大器的兩個電源。即使采用單電源電壓，電路也能正常工作。如果您想使用單電源運(yùn)行差分放大器，請將 VCC 連接到電源電壓，將 VEE 連接到地。

如果輸入信號施加到晶體管 Q1 的基極，則集電極電阻 Rc1 上會出現(xiàn)壓降，因此晶體管 Q1 的輸出為低電平。當(dāng)晶體管Q1沒有輸入電壓時，電阻器Rc1兩端的壓降非常小，因此輸出晶體管Q1為高電平。

當(dāng)晶體管Q1導(dǎo)通時，通過發(fā)射極電阻Re的電流增加，因?yàn)榘l(fā)射極電流Ie幾乎等于集電極電流 Ic。結(jié)果，電阻器 Re 兩端的電壓降增加，并使兩個晶體管的發(fā)射極變?yōu)檎?。在這種情況下，晶體管 Q2 不導(dǎo)通，因?yàn)闆]有基極電壓。結(jié)果晶體管Q2的集電極電壓很高。因此，很明顯，當(dāng)輸入施加到 Q1 的基極時，輸出是在晶體管 Q2 的集電極處產(chǎn)生的。

3、帶運(yùn)算放大器的差分放大器電路圖

圖顯示了差分放大器電路。該電路用于獲得共模抑制比。該電路需要精確的電阻匹配以獲得共模抑制比，因?yàn)?a target="_blank">電流源使用匹配的電阻比。

電路如下： 該電路的增益由以下公式確定： 增益=R2/R1 Vout 由以下公式確定： Vout=(R2/R1)*(V2-V1) 該電路的最佳電阻為 100k 0.01% 電阻。該電路具有單位增益，但是使用進(jìn)一步的（單端）增益級可以輕松修復(fù)該電路的單位增益。

4、使用惠斯通電橋的差分放大器電路圖

現(xiàn)在，典型的差分放大器電路通過將一個 i/p 電壓與另一個 i/p 電壓進(jìn)行“比較”而成為差分電壓比較器。

例如，在這里，一個輸入連接到在電阻橋（n/w）的一條腿上設(shè)置的固定參考電壓，另一個輸入連接到“光敏電阻”或“熱敏電阻”。當(dāng)輸出電壓成為電阻橋有源橋臂變化的線性函數(shù)時，放大器電路用于檢測低溫或高溫水平或光線。