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行放大。這種放大器通常由兩個參數特性相同的晶體管通過直接耦合方式構成。當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漂移問題。

差分放大器在電子系統中有著廣泛的應用。它常被用作功率放大器（功放）和發射極耦合邏輯電路（ECL）的輸入級。此外，差分放大器還是模擬電路與數字電路相互轉接、進行數-模和模-數變換的重要電子元件。

差分放大器的主要優點包括高輸入阻抗、低噪聲、低失真和低功耗等。這些優點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用價值。

總的來說，差分放大器是一種重要的電子元件，其獨特的工作原理和廣泛的應用范圍使得它在電子系統中發揮著至關重要的作用。

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的發射極端子連接至共發射極電阻。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，電路也可以按照預期正常運行（在使用兩個電源電壓時也類似）。因此，正電壓電源和負電壓電源的相反點接地。

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。

如果通過應用 I1 的正值來導通 T1，則通過發射極電阻的電流會增加，因為發射極電流和集電極電流幾乎相等。因此，如果發射極電阻上的電壓降增加，則兩個晶體管的發射極都朝正方向移動。如果晶體管T2的發射極為正，則T2的基極將為負，在這種情況下，傳導的電流較小。

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，可以差分驅動放大。從上面的電路圖中，假設晶體管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），則兩個晶體管的發射極電流將為相等（Iem1=Iem2）。因此，總發射極電流將等于 T1 (Iem1) 和 T2 (Iem2) 發射極電流之和。

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射極偏置電路。這種差分放大器也稱為發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 上會出現壓降，因此晶體管 Q1 的輸出為低電平。當晶體管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。

當晶體管Q1導通時，通過發射極電阻Re的電流增加，因為發射極電流Ie幾乎等于集電極電流 Ic。結果，電阻器 Re 兩端的電壓降增加，并使兩個晶體管的發射極變為正值。在這種情況下，晶體管 Q2 不導通，因為沒有基極電壓。結果晶體管Q2的集電極電壓很高。因此，很明顯，當輸入施加到 Q1 的基極時，輸出是在晶體管 Q2 的集電極處產生的。

3、帶運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，因為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，但是使用進一步的（單端）增益級可以輕松修復該電路的單位增益。

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”。當輸出電壓成為電阻橋有源橋臂變化的線性函數時，放大器電路用于檢測低溫或高溫水平或光線。