關(guān)于差分放大電路中輸入阻抗不平衡問題分析

　?。╝）射極偏置差放 （b）電流源偏置差放

　　差放有兩個輸入端子和兩個輸出端子，因此信號的輸入和輸出均有雙端和單端兩種方式。雙端輸入時，信號同時加到兩輸入端；單端輸入時，信號加到一個輸入端與地之間，另一個輸入端接地。雙端輸出時，信號取于兩輸出端之間；單端輸出時，信號取于一個輸出端到地之間。因此，差動放大電路有雙端輸入雙端輸出、單端輸入雙端輸出、雙端輸入單端輸出、單端輸入單端輸出四種應(yīng)用方式。上面兩個電路均為雙端輸入雙端輸出方式。

　　圖1經(jīng)典差分電路輸入電阻分析

　　同時假設(shè)以下條件成立：

　?。?）運放理想

　?。?）電阻匹配，設(shè)R1=R2=R3=R4=10KΩ

　　設(shè)RIN_V2、RIN_V1分別為電路中，從V2端和V1端看進去的輸入電阻。

　　如圖1所示，V2端的輸入電阻比較簡單，可以直接看出RIN_V2=R3+R4，由于運放的3端沒有電流進入，因此可以得到：

　　RIN_V2=R3+R4

　　=20KΩ

　　下面重點分析RIN_V1是如何得到的：

　　假設(shè)在V1端加入信號源V1，在V1的輸入端產(chǎn)生了電流I，則理論上來說，RIN_V1可以表示為：

　　RIN_V1=U/I

　　從圖3中可以得到：

　　I=（U-VN）/R1

　　而VN=VP=V2*R4/（R3+R4）

　　由式（16）~（18）可以得到：

　　RIN_V1=V1*（R3+R4）*R1/（V1*R3+V1*R4-V2*R4）

　　代入式（8）~（9）并整理，得到：

　　RIN_V1=（2*K2-K1（R3+R4）*R1）/（（2*K2-K1）（R3+R4）-（2*K2+K1）R4）----（20）

　　K1=V2-V1-------------------VCOM兩組輸入信號之間的差模信號

　　K2=（V2+V1）/2--------------VDEF表示兩組信號之間的共模信號

　　從式（20）可以看出，影響RIN_V1取值大小與電阻值、差模信號VDEF、共模信號VCOM的大小相關(guān)。

　　現(xiàn)考慮一種簡單的情況，設(shè)共模信號VOCM為零，即K2=0。

　　帶入式（20）中，可以得到：

　　RIN_V1=K1*（R3+R4）*R1/（K1（R3+R4）+K1R4）

　　=（R3+R4）*R1/（R3+2*R4）

　　=6.666KΩ

　　總結(jié)：

　　（1）由運放和分離電阻組成的差分電路的性能與運放、電阻匹配度等有關(guān)，在實際設(shè)計的時候需要考慮各方面因素。

　?。?）差分放大電路的兩個輸入端的輸入電阻值不一致，影響差分放大電路的性能。

　　正是由于經(jīng)典差分放大電路的缺點，才有了性能更好的差分放大器、儀表放大器等出現(xiàn)。