电路组成及工作原理：差动放大器电路

1.电路组成

差动放大器又称差分放大电路。差动放大器可以有效地解决直接耦合放大器温度漂移的问题，典型的差动放大器电路如图6-54所示。

由图6-54可见，差动放大器电路结构的特点是：电路有两个输入端和两个输出端，u_i1和u_i2分别为两个输入端的输入信号，u_c1和u_c2分别为两个输出端的输出信号，电路的总输出信号u_o=u_c1-u_c2。电路的供电电源有两个：+U_cc和-U_ee。电路的左右两边结构对称，结构对称要求元件特性与参数完全相同。

2.电路抑制温漂的原理

当电路处在静态，即输入端短路的情况下，由于电路的对称性，两管的集电极电流及集电极电位均相等，输出电压u_o=u_c1-u_c2=0。

图6-54 差动放大器

当温度变化引起两个晶体管集电极电流发生变化时，两晶体管集电极电位也随着发生变化，两个晶体管都产生温度漂移的现象。因电路的对称性，这种漂移是同向的，即同时增大或同时减小，且增量也相等。这些同向相等的增量在输出端因相减而互相抵消，使温度漂移得到完全的抑制。

3.调零电位器R_P的作用

差动放大器电路的结构要求左右两边电路完全对称，要实现它在实际上是不可能的。为了解决这个问题，在电路中设置调零电位器R_P，该电位器的两端分别接两管的发射极，调节R_P滑动端，可以改变两管的静态工作点，以解决两个晶体管不可能完全对称的问题。

4.电路输入信号的三种类型

（1）差模输入信号

差模输入信号指的是：两个大小相等、极性相反的输入信号，即u_i1=-u_i2。差动放大器对差模信号放大的过程是：当u_i1＞0时，u_i2＜0；大于零的u_i1信号，使u_c1＜0；小于零的u_i2信号，使u_c2＞0；根据u_o=u_c1-u_c2可得，u_o=-2u_c1，因u_c1＞u_i1，u_o=2u_c1，所以差动放大器对差模信号有较大的放大能力，这也是差动放大器“差动”名词的含义。

（2）共模输入信号

共模输入信号指的是：两个大小相等、极性相同的输入信号，即u_i1=u_i2。差动放大器对共模信号放大的过程是：当u_i1=u_i2＞0时，将出现u_c1=u_c2＜0的信号；当u_i1=u_i2＜0时，将出现u_c1=u_c2＞0的信号，根据u_o=u_c1-u_c2，可得u_o=0，所以差动放大器对共模输入信号没有放大作用。

由上面的讨论可见，差动信号是有差别的信号，有差别的信号通常是有用的需要进一步放大的信号；共模信号是没有差别的信号，没有差别的信号通常可归并为需要抑制的温漂信号。差动放大器对差模信号有较强的放大能力，对共模信号却没有放大作用，差动放大器的这些特征，与实际应用的要求相适应，所以差动放大器在直接耦合放大器中被广泛使用。

（3）任意输入信号

任意输入信号指的是：两个大小和极性都不相同的输入信号。(www.xing528.com)

根据信号分析的理论，任意信号可以分解成一对差模信号u_d和一对共模信号u_c的线性组合，即

u_i1=u_c+u_d

u_i2=u_c-u_d （6-61）根据上式可得差模信号u_d和共模信号u_c分别为

【例6-3】 任意输入信号u_i1=-6mV，u_i2=2mV，将该信号分解成差模信号和共模信号。

解 根据式（6-62）可得

综上所述，无论差动放大器的输入信号是何种类型，都可以认为差动放大器是在差模信号和共模信号的驱动下工作。因差动放大器对差模信号有放大作用，对共模信号没有放大作用，所以求出差动放大器对差模信号的放大倍数，即为差动放大器对任意信号的放大倍数。

5.反馈电阻R_e的作用

R_e为两晶体管发射极的公共电阻，在6-25电路的讨论中已知，该电阻是直流反馈电阻，利用该电阻直流反馈的作用，可以稳定两个晶体管的静态工作点，R_e的值越大，静态工作点越稳定。为了消除R_e对交流信号的反馈作用，在6-25的电路中，R_e的旁边并有旁路电容C_e。在差动放大器中，R_e对输入信号的影响可分两种情况来讨论。

（1）R_e对差模输入信号的影响

差动放大器在差模输入信号的激励下，因差模输入信号u_i1=-u_i2，将使两个晶体管的电流产生异向的变化，在两管对称性足够好的情况下，R_e上将流过等值反向的电流，这两个电流信号在R_e上的压降为零，即R_e对差模信号的作用为零，没有反馈的作用，相当于短路。

（2）R_e对共模输入信号的影响

差动放大器在共模输入信号的激励下，因共模输入信号u_i1=u_i2，将使两个晶体管的电流产生同向的变化，在两管对称性足够好的情况下，R_e上将流过等值同向的电流，这两个信号电流在R_e上的压降为2i_e1R_e，即R_e对共模信号的作用与R_e成比例，R_e越大，共模信号的放大倍数将下降得越多，反映了R_e对共模信号的抑制作用越强，所以R_e又称为共模反馈电阻。

6.负电源U_ee的作用

共模反馈电阻R_e越大，对共模信号的抑制作用越强，但在直流电源U_cc值一定的情况下，两个晶体管U_CEQ的值就越小，这会影响放大器的动态范围。为了解决这个问题，接入负电源U_ee将晶体管发射极电位拉低的同时，又可以补偿R_e上的直流压降，使放大器既可选用较大的R_e，又有合适的静态工作点。通常负电源U_ee和正电源U_cc的值相等。