差分放大电路单端输出和双端输出区别以及应用

　　什么是差分放大电路

　　差分放大电路利用电路参数的对称性和负反馈作用，有效地稳定静态工作点，以放大差模信号抑制共模信号为显著特征，广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级。但是差分放大电路结构复杂、分析繁琐，特别是其对差模输入和共模输入信号有不同的分析方法，难以理解，因而一直是模拟电子技术中的难点。差分放大电路：按输入输出方式分：有双端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入双端输出和单端输入单端输出四种类型。按共模负反馈的形式分：有典型电路和射极带恒流源的电路两种。

　　（a）射极偏置差放 （b）电流源偏置差放

　　差放有两个输入端子和两个输出端子，因此信号的输入和输出均有双端和单端两种方式。双端输入时，信号同时加到两输入端；单端输入时，信号加到一个输入端与地之间，另一个输入端接地。双端输出时，信号取于两输出端之间；单端输出时，信号取于一个输出端到地之间。因此，差分放大电路有双端输入双端输出、单端输入双端输出、双端输入单端输出、单端输入单端输出四种应用方式。上面两个电路均为双端输入双端输出方式。

　　（a） 电阻Re是T1和T2两管的公共射极电阻，或称射极耦合电阻，它实际上就是在工作点稳定电路中植入的射极电阻，只是此处将两个电阻的射极电阻合并成一个Re，所以经它的作用是稳定静态工作点，对零漂做进一步的抑制。电阻Re常用等效内阻极大的恒流源I0来代替，以便更有效地提高抑制零漂的作用。负电源- 用来补偿射极电阻Re两端的直流压降，以避免采用电压过高的单一正电源+ ，并可扩大输出电压范围，使两基极的静态电位为零，基极电阻Rb通常为外接元件，也可不用，其作用是限制基极静态电流并提高输入电阻。

　　基本状态

        差放的外信号输入分差模和共模两种基本输入状态。当外信号加到两输入端子之间，使两个输入信号Vi1、Vi2的大小相等、极性相反时，称为差模输入状态。此时，外输入信号称为差模输入信号，以Vid表示，且有：

　　当外信号加到两输入端子与地之间，使Vi1、Vi2大小相等、极性相同时，称为共模输入状态，此时的外输入信号称为共模输入信号，以Vic表示，且 ：

　　当输入信号使Vi1、Vi2的大小不对称时，输入信号可以看成是由差模信号Vid和共模信号Vic两部分组成，其中动态时分差模输入和共模输入两种状态。

　　（1）对差模输入信号的放大作用

　　当差模信号Vid输入（共模信号Vic=0）时，差放两输入端信号大小相等、极性相反，即Vi1=－Vi2=Vid/2，因此差动对管电流增量的大小相等、极性相反，导致两输出端对地的电压增量， 即差模输出电压Vod1、Vod2大小相等、极性相反，此时双端输出电压Vo=Vod1－Vod2=2Vod1=Vod，可见，差放能有效地放大差模输入信号。

　　要注意的是：差放公共射极的动态电阻Rem对差模信号不起（负反馈）作用。

　　（2）对共模输入信号的抑制作用

　　当共模信号Vic输入（差模信号Vid=0）时，差放两输入端信号大小相等、极性相同，即Vi1=vI2=Vic，因此差动对管电流增量的大小相等、极性相同，导致两输出端对地的电压增量， 即差模输出电压Voc1、Voc2大小相等、极性相同，此时双端输出电压Vo=Voc1－Voc2=0，可见，差放对共模输入信号具有很强的抑制能力。

　　此外，在电路对称的条件下，差放具有很强的抑制零点漂移及抑制噪声与干扰的能力。

　　差分放大电路单端输出和双端输出区别

　　1、接法是这样，但放大对象不一样。双端输入，放大的是两个输入端之间的差值。单端输入的两个输入端其中一个是接地的，如果简单的把这个接地端接到差分放大电路的另外一个输入端，这种电路实质上还是单端输入。

　　双端输入和单端输入真正的差别在于：双端输入时完全是差模信号，而单端输入时，则伴随着共模信号的输入，这个特点也可以用于区分单端输入和双端输入。

　　2、单端输入差分电路与原先单端电路的功能是一致的，只是对抗共模干扰、温度漂移的能力得到很大加强。

　　差分放大电路中单端输出是对地输出，是不平衡输出，而双端输出的输出端可以浮地，这时可构成平衡输出。还有就是双端输出的浮地阻抗比单端输出大一倍。

　　差分放大电路单端输出和双端输出的应用

　　1.双端输入单端输出电路

　　电路如右图所示，为双端输入、单端输出差分放大电路。由于电路参数不对称，影响了静态工作点和动态参数。

　　直流分析：

　　画出其直流通路如右下图所示，图中 和 是利用戴维宁定理进行变换得出的等效电源和电阻，其表达式分别为：

　　

　　

　　

　　交流分析：

　　在差模信号作用时，负载电阻仅取得T1管集电极电位的变化量，所以与双端输出电路相比，其差模放大倍数的数值减小。

　　如右下图所示为差模信号的等效电路。在差模信号作用时，由于T1管与T2管中电流大小相等方向相反，所以发射极相当于接地。

　　输出电压

　　

　　一半。如果输入差模信号极性不变，而输出信号取自T2管的集电极，则输出与输入同相。当输入共模信号时，由于两边电路的输入信号大小相等极性相同。与输出电压相关的T1管一边电路对共模信号的等效电路如下

　　

　　

　　可见，单端输入电路与双端输入电路的区别在于：差模信号输入的同时，伴随着共模信号输入。

　　输出电压

　　

　　静态工作点以及动态参数的分析完全与双端输入、双端输出相同。

　　3.单端输入、单端输出电路

　　如右图所示为单端输入、单端输出电路，该电路对静态工作点、差模增益、共模增益、输入与输出电阻的分析与单端输出电路相同。对输入信号的作用分析与单端输入电路相同。