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差分放大器

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差分放大器电路图,左右应用对称的电子元件(未显示偏置等电路)来抑制共模信号。

差分放大器英语differential 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Emitter Coupled Logic, ECL)的输入级。若差放的两个输入为V_\mathrm{in}^{+}V_\mathrm{in}^{-},则它的输出V_\mathrm{out}为:

V_\mathrm{out} = A_\mathrm{d}(V_\mathrm{in}^{+} - V_\mathrm{in}^{-}) + A_\mathrm{c}\frac{V_\mathrm{in}^{+} + V_\mathrm{in}^{-}}{2}

其中A_\mathrm{d}是差模增益(differential-mode gain),A_\mathrm{c}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-mode rejection ratio, CMRR)衡量差分放大器消除共模信号的能力:

\mathrm{CMRR} = \frac{A_\mathrm{d}}{A_\mathrm{c}}

由上式可知,当共模增益A_\mathrm{c} \to 0时,CMRR \to \inftyR_\mathrm{e}越大,A_\mathrm{c}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A_\mathrm{c} = 0,故输出电压可以表示为:

V_\mathrm{out} = A_\mathrm{d}(V_\mathrm{in}^{+} - V_\mathrm{in}^{-})

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。

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