差分放大器主要应用在哪些范围？

放大器" target="_blank">差分放大器(英语：differential amplifier、difference amplifier，也称：差动放大器、差放)，是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器。差分放大器(英语：differential amplifier、difference amplifier，也称：差动放大器、差放)，是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器。差分放大器是一种常用的电子放大器(也称“功率放大器”，简称“功放”)和发射极耦合逻辑电路(英语：EmitterCoupledLogic, ECL)的输入级。若差放的两个输入为

和，则它的输出为：其中是差模(动)增益(differential-mode gain)是共模增益(common-mode gain)。通常以差模增益和共模增益的比值共模抑制比(common-moderejectionratio, CMRR)衡量差分放大器消除共模信号的能力：

由上式可知，当共模增益时。越大，

就越低，因此共模抑制比也就越大。因此对于完全对称的差分放大器来说，其，故输出电压可以表示为：差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。很多系统在差分放大器的一个输入端输入输入信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。常用于电机或者伺服电机控制，以及信号放大。在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。

差分运算放大器(Differential Amplifier)就是一种能够放大两个输入信号差值的电子器件，可以在许多电路中起到重要的作用。

差分运算放大器的工作原理非常简单。它有两个输入端口，分别称为非反相输入端口和反相输入端口。当两个输入信号的电压不同时，差分运算放大器会将它们的差值放大，这也是它得名的原因。

差分运算放大器在电路中有广泛的应用。比如，在音频放大器中，差分运算放大器可以用来减少噪声，提高音质。在测量系统中，它可以用来放大微弱的信号，提高系统的灵敏度。在模拟信号处理电路中，它可以用来进行滤波、放大、采样等操作。

差分运算放大器的优势还不止于此。它还具有高增益、低噪声、高输入阻抗等特点，能够帮助工程师们处理复杂的信号。

那么差分运算放大器的应用场景有哪些呢?它可以用来进行信号放大。比如，当你需要将微弱的信号放大到足以被其他电路处理时，就可以使用差分运算放大器。它可以用来进行信号滤波。比如，当你需要在电路中去除某些频率的噪声时，就可以使用差分运算放大器来滤波。它还可以用来进行信号采样、比较等操作。

当然，差分运算放大器也有一些限制。比如，它对输入信号的共模电压有一定的要求，如果共模电压太高，就会影响放大器的工作。它还需要外部电路来进行电源滤波、反馈控制等操作，需要一些的知识来进行设计和调试。

总体来说，差分运算放大器是一种非常有用的电子器件，可以帮助工程师们处理复杂的信号。如果你需要进行信号处理，那么差分运算放大器一定是你不可或缺的好帮手!

差分放大器是模拟集成电路设计中使用最广泛的模块。 差分放大器基本上是一种电子电路，由两个输入组成，以负反馈配置运行的反相和同相输入。 差分放大器基本上放大了这两个输入端子中施加的输入电压之间的差异，并拒绝了这两个输入端子的任何公共信号

基本上，所有运算放大器都是差分放大器，因为它们都具有相同的输入配置。 如果将输入电压信号施加到输入引脚之一上，并且将另一个电压信号施加到另一个引脚上而不是接地，则所得的输出电压与连接在两个相应输入端子中的两个输入电压之间的差异成比例

与差分放大器有关的一些重要术语

差分输入电阻:

在图中，我们设置了条件，并设置了R1 = R.3 和R2 = R.4。

考虑到虚拟短路的概念，我们可以编写以下循环方程式，

Vi = iR1 + 红外线1 = i(2R1)

因此，输入电阻为Ri = 2R1

共模输入信号:

：在理想差动放大器中，共模输入Vcm将使输入(Vi1 + Vcm)和(Vi2 + Vcm)，即被加到每个输入施加电压上，因此，当两个输入电压之差被获取并放大时，它将被抵消。

输出V0 当V时为零i1 V =i2。 但是，如果这些电阻比不精确相等，即

，因此，共模电压Vcm 不会完全取消。

由于实际上不可能有完全精确的电阻比，因此很可能会出现一些共模输出电压。

当Vi1 V =i2，该输入称为共模输入信号。 共模输入电压可以表示为

共模增益可以表示为

共模抑制比(CMRR)：

CMRR可以解释为差分增益与共模增益之比的模值。 基本上，差分放大器具有抑制共模输入信号的能力。

CMRR =

通常，CMRR以dB表示，

CMRR(dB)=

在理想情况下，共模抑制比是无限的。 在实际的差分放大器情况下，我们希望CMRR尽可能大。

差分放大器的应用

惠斯通电桥差分放大器

在这种情况下，电阻器以惠斯通电桥(电阻)的方式布置，可以通过比较输入电压作为差分电压比较器。

当在惠斯通电桥网络的一端施加固定的参考输入电压，在网络的另一端施加热敏电阻或光敏电阻(LDR)时，该电路可用于检测不同水平的温度或光强度。 该差分运算放大器电路的输出电压是电路的热敏电阻或LDR的有源端之差的线性函数。

惠斯通电桥差分电路用于通过作为跨各个电阻的输入电压之间比较器的产品来计算未知电阻的值。

光敏差分放大器

与光有关的差分电路用作与光有关的开关，借助继电器，该输出将使输出为“开”或“关”。 在V1处施加的电压设置放大器的跳变点(提供阈值)，可变电阻用作电位计VR2 用于迟滞切换。

在差分放大器的反相端子上，连接了一个标准的光敏电阻，该电阻根据入射到其上的光量来改变其电阻值。 LDR中存在的光电二极管电阻与光强度成正比，并且随着光强度的增加而降低，因此，可变电阻器VR取决于点V2的电压电平也将变化，并且取决于其是否高于阈值点或低于阈值点1 将指示其值。

现在，当光入射到光敏电阻器(LDR)时，根据其强度，无论是超过还是保持在同相输入端子V1的设定阈值以下，输出都会显示为ON或OFF。

可以借助电位计VR来调节照明水平跳闸或阈值位置1 和开关磁滞电位器VR2。 因此，以这种方式，可以使用差分放大器来制造光敏开关。

可以通过替换VR将电路配置为检测温度变化1 以及带有热敏电阻和合适的可变电阻器的LDR，以检测热或冷。 差分放大器的缺点在于，与其他运算放大器电路配置相比，其输入阻抗要低得多。 差分放大器电路适用于低阻抗源，但不适用于高阻抗源。 通过使用单位增益缓冲器放大器，可以解决此问题。

差分放大器

[英]Differential amplifier

由两个参数特性相同的晶体管用直接耦合方式构成的放大器。若两个输入端上分别输入大小相同且相位相同的信号时，输出为零，从而克服零点漂移。适于作直流放大器。

差分放大器是一种将两个输入端电压的差以一固定增益放大的电子放大器，有时简称为“差放”。差分放大器通常被用作功率放大器(简称“功放”)和发射极耦合逻辑电路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的输入级。

差分放大器是普通的单端输入放大器的一种推广，只要将差放的一个输入端接地，即可得到单端输入的放大器。

很多系统在差分放大器的一个输入端输入输入信号，另一个输入端输入反馈信号，从而实现负反馈。常用于电机或者伺服电机控制，以及信号放大。在离散电子学中，实现差分放大器的一个常用手段是差动放大，见于多数运算放大器集成电路中的差分电路。

下图为差分放大器电路图，未显示偏置等电路。

差分放大器是基本放大电路之一，由于它具有抑制零点漂移的优异性能，因此得到广泛的应用，并成为集成电路中重要的基本单元电路，常作为集成运算放大器的输入级。

差分放大器电路图，未显示偏置等电路。

典型的差分放大器电路如图1所示。即使在不对称的情况下，它也能较好地放大差模信号，而对共模信号的放大能力则很差，从而抑制了零点漂移。这一电路的特点，是在发射极串联了一个电阻Re。通常Re取值较大，由于分占了稳压电源较大的电压，使两管的静态工作点处于不合理的位置，因此引进辅助电源EE(一般取EE = -EC)，以抵消Re上的直流压降，并为基极提供适当的偏置。

如图1所示，当输入差模信号时，T1管的ic1增加，T2管的ic2减小，增减的量相等，因此两管的电流通过Re的信号分量相等但方向相反，他们相互抵消，所以Re可视为短路，这时图1中的差分放大器就变成了没有Re的基本差分放大器电路，它对差模信号具有一定的放大能力。

对于共模信号，两管的共模电流在Re上的方向是相同的，在取值较大的Re上产生较大的反馈电压，深度的负反馈把放大倍数压得很低，因此抑制了零点漂移。

从上述可知，对差分放大器来说，其放大的信号分为两种：一种是差模信号，这是需要放大的有用的信号，这种信号在放大器的双端输入时呈现大小相等，极性相反的特性;另一种是共模信号，这是要尽量抑制其放大作用的信号。

差模电压放大倍数

对于差模信号，由于Uid1 = -Uid2，故射极电阻Re上的电流相互抵消，其压降保持不变，即 UE = 0，可得到差模输入时的交流等效电路，如图2所示，由于电路对称，每个半边与单管共射极放大器完全一样。

双端输入——双端输出差分放大器的差模电压放大倍数为：

可见Aud与单管共射极放大器的电压放大倍数Au相同。

考虑负载RL后，双端输入——双端输出差分放大器的差模电压放大倍数为：

共模电压放大倍数

当输入共模信号时，Re上的压降为UE=2IERe，在画等效电路时把两管拆开，流过射极电路的电流为IE，为了保持电压UE不变，应把每管的发射极电阻Re增加一倍，因此共模输入时的交流通路如图3所示。当从两管的集电极输出时，如果电路完全对称，则输出电压Uoc= Uoc1-Uoc2=0，因此双端输出时的共模电压放大倍数Auc为：

从上述讨论可知，共模电压放大倍数越小，对共模信号的抑制作用就越强，放大器的性能就越好。在电路完全对称的条件下，双端输出的差分放大器对共模信号没有放大能力，完全抑制了零点漂移。实际上，电路不可能完全对称，Auc并不为零，但由于Re的负反馈作用，对共模信号的抑制能力还是很强的。在Re取值足够大的情况下，即使是单端输出，也能把Auc1压得很低。如果电路不对称，则(4)式不为零，所以双端输入——双端输出时的Auc应写成：

Auc = Auc1 -Auc2 (7)

共模抑制比

共模抑制比指差分放大器的差模电压放大倍数与共模电压放大倍数之比，即：

上式表明，提高共模抑制比的主要途径是增加Re的阻值。但当工作电流给定后，加大Re势必要提高 |EC|。

为了在不用提高|EC|的情况下 ，能够显著地增大Re，可用晶体管构成的恒流源来代替Re，如图4中所示的T3，只要保证T3的UCEQ (1 ~ 2)V，则T3管“集—射”之间的交流阻抗可达几十k欧姆~几M欧姆。

图4电路中的元件值分别为：

Rb11 = Rb12 = 300k欧姆， Rb21 = Rb22 = 22 k欧姆， Rc1 = Rc2 = 10k欧姆， R = 510欧姆，R2 = 270 k欧姆，Re3 = 1.2 k欧姆，RL = 100 k欧姆，RW为150欧姆电位器，T3为3DG6，T1、T2为3DG6对管，2CW1S为稳压管。