放大器" target="_blank">差分放大器(英語：differential amplifier、difference amplifier，也稱：差動放大器、差放)，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。差分放大器(英語：differential amplifier、difference amplifier，也稱：差動放大器、差放)，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。差分放大器是一種常用的電子放大器(也稱“功率放大器”，簡稱“功放”)和發(fā)射極耦合邏輯電路(英語：EmitterCoupledLogic, ECL)的輸入級。若差放的兩個輸入為
和，則它的輸出為：其中是差模(動)增益(differential-mode gain)是共模增益(common-mode gain)。通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比(common-moderejectionratio, CMRR)衡量差分放大器消除共模信號的能力：
由上式可知，當共模增益時。越大，
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，故輸出電壓可以表示為：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(tǒng)在差分放大器的一個輸入端輸入輸入信號，另一個輸入端輸入反饋信號，從而實現(xiàn)負反饋。常用于電機或者伺服電機控制，以及信號放大。在離散電子學中，實現(xiàn)差分放大器的一個常用手段是差動放大，見于多數(shù)運算放大器集成電路中的差分電路。
差分運算放大器(Differential Amplifier)就是一種能夠放大兩個輸入信號差值的電子器件，可以在許多電路中起到重要的作用。
差分運算放大器的工作原理非常簡單。它有兩個輸入端口，分別稱為非反相輸入端口和反相輸入端口。當兩個輸入信號的電壓不同時，差分運算放大器會將它們的差值放大，這也是它得名的原因。
差分運算放大器在電路中有廣泛的應用。比如，在音頻放大器中，差分運算放大器可以用來減少噪聲，提高音質(zhì)。在測量系統(tǒng)中，它可以用來放大微弱的信號，提高系統(tǒng)的靈敏度。在模擬信號處理電路中，它可以用來進行濾波、放大、采樣等操作。
差分運算放大器的優(yōu)勢還不止于此。它還具有高增益、低噪聲、高輸入阻抗等特點，能夠幫助工程師們處理復雜的信號。
那么差分運算放大器的應用場景有哪些呢?它可以用來進行信號放大。比如，當你需要將微弱的信號放大到足以被其他電路處理時，就可以使用差分運算放大器。它可以用來進行信號濾波。比如，當你需要在電路中去除某些頻率的噪聲時，就可以使用差分運算放大器來濾波。它還可以用來進行信號采樣、比較等操作。
當然，差分運算放大器也有一些限制。比如，它對輸入信號的共模電壓有一定的要求，如果共模電壓太高，就會影響放大器的工作。它還需要外部電路來進行電源濾波、反饋控制等操作，需要一些的知識來進行設(shè)計和調(diào)試。
總體來說，差分運算放大器是一種非常有用的電子器件，可以幫助工程師們處理復雜的信號。如果你需要進行信號處理，那么差分運算放大器一定是你不可或缺的好幫手!
差分放大器是模擬集成電路設(shè)計中使用最廣泛的模塊。 差分放大器基本上是一種電子電路，由兩個輸入組成，以負反饋配置運行的反相和同相輸入。 差分放大器基本上放大了這兩個輸入端子中施加的輸入電壓之間的差異，并拒絕了這兩個輸入端子的任何公共信號
基本上，所有運算放大器都是差分放大器，因為它們都具有相同的輸入配置。 如果將輸入電壓信號施加到輸入引腳之一上，并且將另一個電壓信號施加到另一個引腳上而不是接地，則所得的輸出電壓與連接在兩個相應輸入端子中的兩個輸入電壓之間的差異成比例
與差分放大器有關(guān)的一些重要術(shù)語
差分輸入電阻:
在圖中，我們設(shè)置了條件，并設(shè)置了R1 = R.3 和R2 = R.4。
考慮到虛擬短路的概念，我們可以編寫以下循環(huán)方程式，
Vi = iR1 + 紅外線1 = i(2R1)
因此，輸入電阻為Ri = 2R1
共模輸入信號:
：在理想差動放大器中，共模輸入Vcm將使輸入(Vi1 + Vcm)和(Vi2 + Vcm)，即被加到每個輸入施加電壓上，因此，當兩個輸入電壓之差被獲取并放大時，它將被抵消。
輸出V0 當V時為零i1 V =i2。 但是，如果這些電阻比不精確相等，即
，因此，共模電壓Vcm 不會完全取消。
由于實際上不可能有完全精確的電阻比，因此很可能會出現(xiàn)一些共模輸出電壓。
當Vi1 V =i2，該輸入稱為共模輸入信號。 共模輸入電壓可以表示為
共模增益可以表示為
共模抑制比(CMRR)：
CMRR可以解釋為差分增益與共模增益之比的模值。 基本上，差分放大器具有抑制共模輸入信號的能力。
CMRR =
通常，CMRR以dB表示，
CMRR(dB)=
在理想情況下，共模抑制比是無限的。 在實際的差分放大器情況下，我們希望CMRR盡可能大。
差分放大器的應用
惠斯通電橋差分放大器
在這種情況下，電阻器以惠斯通電橋(電阻)的方式布置，可以通過比較輸入電壓作為差分電壓比較器。
當在惠斯通電橋網(wǎng)絡的一端施加固定的參考輸入電壓，在網(wǎng)絡的另一端施加熱敏電阻或光敏電阻(LDR)時，該電路可用于檢測不同水平的溫度或光強度。 該差分運算放大器電路的輸出電壓是電路的熱敏電阻或LDR的有源端之差的線性函數(shù)。
惠斯通電橋差分電路用于通過作為跨各個電阻的輸入電壓之間比較器的產(chǎn)品來計算未知電阻的值。
光敏差分放大器
與光有關(guān)的差分電路用作與光有關(guān)的開關(guān)，借助繼電器，該輸出將使輸出為“開”或“關(guān)”。 在V1處施加的電壓設(shè)置放大器的跳變點(提供閾值)，可變電阻用作電位計VR2 用于遲滯切換。
在差分放大器的反相端子上，連接了一個標準的光敏電阻，該電阻根據(jù)入射到其上的光量來改變其電阻值。 LDR中存在的光電二極管電阻與光強度成正比，并且隨著光強度的增加而降低，因此，可變電阻器VR取決于點V2的電壓電平也將變化，并且取決于其是否高于閾值點或低于閾值點1 將指示其值。
現(xiàn)在，當光入射到光敏電阻器(LDR)時，根據(jù)其強度，無論是超過還是保持在同相輸入端子V1的設(shè)定閾值以下，輸出都會顯示為ON或OFF。
可以借助電位計VR來調(diào)節(jié)照明水平跳閘或閾值位置1 和開關(guān)磁滯電位器VR2。 因此，以這種方式，可以使用差分放大器來制造光敏開關(guān)。
可以通過替換VR將電路配置為檢測溫度變化1 以及帶有熱敏電阻和合適的可變電阻器的LDR，以檢測熱或冷。 差分放大器的缺點在于，與其他運算放大器電路配置相比，其輸入阻抗要低得多。 差分放大器電路適用于低阻抗源，但不適用于高阻抗源。 通過使用單位增益緩沖器放大器，可以解決此問題。
差分放大器
[英]Differential amplifier
由兩個參數(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。適于作直流放大器。
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(fā)射極耦合邏輯電路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的輸入級。
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(tǒng)在差分放大器的一個輸入端輸入輸入信號，另一個輸入端輸入反饋信號，從而實現(xiàn)負反饋。常用于電機或者伺服電機控制，以及信號放大。在離散電子學中，實現(xiàn)差分放大器的一個常用手段是差動放大，見于多數(shù)運算放大器集成電路中的差分電路。
下圖為差分放大器電路圖，未顯示偏置等電路。
差分放大器是基本放大電路之一，由于它具有抑制零點漂移的優(yōu)異性能，因此得到廣泛的應用，并成為集成電路中重要的基本單元電路，常作為集成運算放大器的輸入級。
差分放大器電路圖，未顯示偏置等電路。
典型的差分放大器電路如圖1所示。即使在不對稱的情況下，它也能較好地放大差模信號，而對共模信號的放大能力則很差，從而抑制了零點漂移。這一電路的特點，是在發(fā)射極串聯(lián)了一個電阻Re。通常Re取值較大，由于分占了穩(wěn)壓電源較大的電壓，使兩管的靜態(tài)工作點處于不合理的位置，因此引進輔助電源EE(一般取EE = -EC)，以抵消Re上的直流壓降，并為基極提供適當?shù)钠谩?
如圖1所示，當輸入差模信號時，T1管的ic1增加，T2管的ic2減小，增減的量相等，因此兩管的電流通過Re的信號分量相等但方向相反，他們相互抵消，所以Re可視為短路，這時圖1中的差分放大器就變成了沒有Re的基本差分放大器電路，它對差模信號具有一定的放大能力。
對于共模信號，兩管的共模電流在Re上的方向是相同的，在取值較大的Re上產(chǎn)生較大的反饋電壓，深度的負反饋把放大倍數(shù)壓得很低，因此抑制了零點漂移。
從上述可知，對差分放大器來說，其放大的信號分為兩種：一種是差模信號，這是需要放大的有用的信號，這種信號在放大器的雙端輸入時呈現(xiàn)大小相等，極性相反的特性;另一種是共模信號，這是要盡量抑制其放大作用的信號。
差模電壓放大倍數(shù)
對于差模信號，由于Uid1 = -Uid2，故射極電阻Re上的電流相互抵消，其壓降保持不變，即 ?UE = 0，可得到差模輸入時的交流等效電路，如圖2所示，由于電路對稱，每個半邊與單管共射極放大器完全一樣。
雙端輸入——雙端輸出差分放大器的差模電壓放大倍數(shù)為：
可見Aud與單管共射極放大器的電壓放大倍數(shù)Au相同。
考慮負載RL后，雙端輸入——雙端輸出差分放大器的差模電壓放大倍數(shù)為：
共模電壓放大倍數(shù)
當輸入共模信號時，Re上的壓降為?UE=2?IERe，在畫等效電路時把兩管拆開，流過射極電路的電流為IE，為了保持電壓?UE不變，應把每管的發(fā)射極電阻Re增加一倍，因此共模輸入時的交流通路如圖3所示。當從兩管的集電極輸出時，如果電路完全對稱，則輸出電壓Uoc= Uoc1-Uoc2=0，因此雙端輸出時的共模電壓放大倍數(shù)Auc為：
從上述討論可知，共模電壓放大倍數(shù)越小，對共模信號的抑制作用就越強，放大器的性能就越好。在電路完全對稱的條件下，雙端輸出的差分放大器對共模信號沒有放大能力，完全抑制了零點漂移。實際上，電路不可能完全對稱，Auc并不為零，但由于Re的負反饋作用，對共模信號的抑制能力還是很強的。在Re取值足夠大的情況下，即使是單端輸出，也能把Auc1壓得很低。如果電路不對稱，則(4)式不為零，所以雙端輸入——雙端輸出時的Auc應寫成：
Auc = Auc1 -Auc2 (7)
共模抑制比
共模抑制比指差分放大器的差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比，即：
上式表明，提高共模抑制比的主要途徑是增加Re的阻值。但當工作電流給定后，加大Re勢必要提高 |EC|。
為了在不用提高|EC|的情況下 ，能夠顯著地增大Re，可用晶體管構(gòu)成的恒流源來代替Re，如圖4中所示的T3，只要保證T3的UCEQ (1 ~ 2)V，則T3管“集—射”之間的交流阻抗可達幾十k歐姆~幾M歐姆。
圖4電路中的元件值分別為：
Rb11 = Rb12 = 300k歐姆， Rb21 = Rb22 = 22 k歐姆， Rc1 = Rc2 = 10k歐姆， R = 510歐姆，R2 = 270 k歐姆，Re3 = 1.2 k歐姆，RL = 100 k歐姆，RW為150歐姆電位器，T3為3DG6，T1、T2為3DG6對管，2CW1S為穩(wěn)壓管。
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