差分放大电路和单端电路相比有何优势？

对于单端电路而言，由于其负载端直接或者间接连接VDD，这就不可避免会带来电流源带来的噪声，这种噪声就被称之为"共模干扰", 带着这种干扰输出的信号反映在频域上会出现杂散，为了消除这种干扰，所以很多电路就会使用到"差分对"。

和单端电路的偏置电压类似，差动信号的偏置电压就叫做"共模电平"，对于输入的差分信号，就叫输入的共模电平，对于输出就叫做输出的共模电平，其定义为两个结点电位之差，且这两个结点的电位相对于某一固定电位大小相等，方向相反。在差动信号中，中心固定电位称之为"共模电平"，CM。

对于实际的差分放大电路，都会在差分对的源极公共端接一个电流源，如下图所示：

我们都知道MOS管工作在饱和区时，其漏极电流会随着栅压的变化而变化，而用恒流源做尾电流，就可以保证两个支路流到P点的电流相同，而由于两个支路对称，所以其电流就分别为尾电流的1/2，且不随Vin,CM的变化而变化，其作用就是抑制输入共模电平的变化对M1和M2管的工作及输出电平的影响。

我们通过研究Vout1-Vout2随着Vin1-Vin2的变化，可以得到差动对的输入输出特性如下图
     

从图(b)中可以看出，当Vin1-Vin2=0的时候，小信号增益(即斜率)最大，故使得Vin1和Vin2在相同的偏置电位下，再加上小信号就可以实现信号的放大。其大信号输出的最大和最小电平为VDD和VDD-RD*Iss,小信号输出范围为-RD*Iss到+RD*Iss。

小结：(1) 差动放大电路通过反向信号相减的方式消除了共模干扰，并放大了信号。

(2) 在加入尾电流之后，偏置将不随着共模电平变化，这就使得偏置电路更加简单，输出线性度更高。

(3) 这种结构也有缺点，即芯片的面积和功耗会有增加，但绝对物超所值!

审核编辑：黄飞