什么是差分放大器?

[拼音]：chafen fangdaqi

[外文]：differential amplifier

能把两个输入电压的差值加以放大的电路，也称差动放大器。这是一种零点漂移很小的直接耦合放大器，常用于直流放大。它可以是平衡输入和输出，也可以是单端（非平衡）输入和输出，常用来实现平衡与不平衡电路的相互转换，是各种集成电路的一种基本单元。

差分放大器可以用晶体三极管（晶体管）或电子管作为它的有源器件。图1是晶体管差分放大器的基本电路。这是一种对称电路。输出电压u₀＝u₀₁-u₀₂，是晶体管T₁和T₂集电极输出电压u₀₁和u₀₂之差。当T₁和T₂的输入电压幅度相等但极性相反，即u_s1=-u_s2 时，差分放大器的增益K_d(称差模增益)和单管放大器的增益相等，即K_d≈R_c/r_e，式中R_c＝R_c1＝R_c2，r_e是晶体管的射极电阻。通常r_e很小，因而K_d较大。当u_s1＝u_s2 ，即两输入电压的幅度与极性均相等时，放大器的输出u₀应等于零，增益也等于零。实际放大电路不可能完全对称，因而这时还有一定的增益。这种增益称为共模增益，记为K_c。在实际应用中，温度变化和电源电压不稳等因素对放大作用的影响，等效于每个晶体管的输入端产生了一个漂移电压。利用电路的对称性可以使之互相抵消或予以削弱，使输出端的漂移电压大大减小。显然，共模增益越小，即电路对称性越好时，这种漂移电压也越小。

通常用差模增益K_d和共模增益K_c的比值K_d/K_c来表示差分放大器的性能。这个比值称为共模抑制比(CMRR)。一般差分放大器的共模抑制比约为几十分贝，性能较高的可达百分贝以上。

分析表明，共模抑制比CMRR≈βR_e/h_ie，式中h_ie表示晶体管的输入电阻。因此采用电流放大系数 β大的晶体管或复合管，或者采用恒流源电路代替发射极公共电阻R_e都可以提高差分放大器的共模抑制比。图2是用恒流源代替R_e的差分放大器。这种电路已广泛用于各种集成电路。