技術(shù)視角解讀：差分放大電路和單端電路相比有哪些優(yōu)勢(shì)？

在這篇文章中，小編將從技術(shù)視角為大家解讀差分放大電路和單端電路相比有哪些優(yōu)勢(shì)。如果你對(duì)本文即將要講解的內(nèi)容存在一定興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、差分放大電路

差分放大電路又稱為差動(dòng)放大電路，當(dāng)該電路的兩個(gè)輸入端的電壓有差別時(shí)，輸出電壓才有變動(dòng)，因此稱為差動(dòng)。

差分放大電路有差模和共模兩種基本輸入信號(hào)，由于其電路的對(duì)稱性，當(dāng)兩輸入端所接信號(hào)大小相等、極性相反時(shí)，稱為差模輸入信號(hào)；當(dāng)兩輸入端所接信號(hào)大小相等、極性相同時(shí)，稱為共模信號(hào)。通常我們將要放大的信號(hào)作為差模信號(hào)進(jìn)行輸入，而將由溫度等環(huán)境因素對(duì)電路產(chǎn)生的影響作為共模信號(hào)進(jìn)行輸入，因此我們最終的目的，是要放大差模信號(hào)，抑制共模信號(hào)。

二、技術(shù)角度對(duì)比差分放大電路和單端電路相比的優(yōu)勢(shì)

對(duì)于單端電路而言，由于其負(fù)載端直接或者間接連接VDD，這就不可避免會(huì)帶來(lái)電流源帶來(lái)的噪聲，這種噪聲就被稱之為"共模干擾", 帶著這種干擾輸出的信號(hào)反映在頻域上會(huì)出現(xiàn)雜散，為了消除這種干擾，所以很多電路就會(huì)使用到"差分對(duì)"。

和單端電路的偏置電壓類似，差動(dòng)信號(hào)的偏置電壓就叫做"共模電平"，對(duì)于輸入的差分信號(hào)，就叫輸入的共模電平，對(duì)于輸出就叫做輸出的共模電平，其定義為兩個(gè)結(jié)點(diǎn)電位之差，且這兩個(gè)結(jié)點(diǎn)的電位相對(duì)于某一固定電位大小相等，方向相反。在差動(dòng)信號(hào)中，中心固定電位稱之為"共模電平"，CM。

對(duì)于實(shí)際的差分放大電路，都會(huì)在差分對(duì)的源極公共端接一個(gè)電流源，如下圖所示：

我們都知道MOS管工作在飽和區(qū)時(shí)，其漏極電流會(huì)隨著柵壓的變化而變化，而用恒流源做尾電流，就可以保證兩個(gè)支路流到P點(diǎn)的電流相同，而由于兩個(gè)支路對(duì)稱，所以其電流就分別為尾電流的1/2，且不隨Vin,CM的變化而變化，其作用就是抑制輸入共模電平的變化對(duì)M1和M2管的工作及輸出電平的影響。

我們通過(guò)研究Vout1-Vout2隨著Vin1-Vin2的變化，可以得到差動(dòng)對(duì)的輸入輸出特性如下圖

從圖(b)中可以看出，當(dāng)Vin1-Vin2=0的時(shí)候，小信號(hào)增益(即斜率)最大，故使得Vin1和Vin2在相同的偏置電位下，再加上小信號(hào)就可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的放大。其大信號(hào)輸出的最大和最小電平為VDD和VDD-RD*Iss,小信號(hào)輸出范圍為-RD*Iss到+RD*Iss。

小結(jié)：(1) 差動(dòng)放大電路通過(guò)反向信號(hào)相減的方式消除了共模干擾，并放大了信號(hào)。

(2) 在加入尾電流之后，偏置將不隨著共模電平變化，這就使得偏置電路更加簡(jiǎn)單，輸出線性度更高。

(3) 這種結(jié)構(gòu)也有缺點(diǎn)，即芯片的面積和功耗會(huì)有增加，但絕對(duì)物超所值!

最后，小編誠(chéng)心感謝大家的閱讀。你們的每一次閱讀，對(duì)小編來(lái)說(shuō)都是莫大的鼓勵(lì)和鼓舞。最后的最后，祝大家有個(gè)精彩的一天。