单差分对电路的原理及应用

基本的单差分对电路如图5-3-1所示。图中两个晶体管和两个电阻精密配对。恒流源I0为对管提供射极电流。两管静态工作电流相等，Ie1＝Ie2＝I0/2。当输入端加有电压（差模电压）u时，若u＞0，则VT1管射极电流增加ΔI，VT2管电流减少ΔI，但仍保持如下关系

这时两管不平衡。输出方式可采用单端输出，也可采用双端输出。

图5-3-1　单差分对电路

设VT1、VT2管的a≈1，则有ic1≈ie1，ic2≈ie2，可得晶体管的集电极电流与基极射极电压ube的关系为

于是有

由上式得到

式中，u＝ube1-ube2，类似可得

为了易于观察ic1、ic2随输入电压u变化的规律，将式（5-3-5）减去静态工作电流I0/2，可得

双端输出的情况下有

可得等效的差分输出电流io与输入电压u的关系式

集电极电流ic1、ic2和差分输出电流io与输入电压u的关系称为传输特性。图5-3-2给出了这些传输特性曲线。

图5-3-2　差分对的传输特性

式中，傅立叶系数

差分对电路的可控通道有两个：一个为输入差模电压，另一个为电流源。图5-3-3所示为差分对频谱搬移电路，可用输入信号和控制信号分别控制这两个通道。由于输出电流io与I0成线性关系，所以将控制电流源的这个通道称为线性通道；输出电流io与差模输入电压u成非线性关系，所以将差模输入通道称为非线性通道。

图5-3-3　差分对频谱搬移电路

集电极负载为一滤波回路，滤波回路的种类和参数可依据欲实现的功能来进行设计，对输出频率分量呈现的阻抗为RL。恒流源I0由尾管VT3提供，VT3射极接有大电阻Re，所以又将此电路称为“长尾偶电路”。Re的大取值是为了削弱VT3发射结非线性电阻的作用。由图中可看到

当忽略ube3后，得出

由此可得输出电流

式中有两个输入信号的乘积项，因此，可以构成频谱线性搬移电路。