差動放大器

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差動放大器電路圖,左右應用對稱的電子元件(未顯示偏壓等電路)來抑制共模訊號。

差動放大器英語differential amplifier,也稱:差動放大器差放),是一種將兩個輸入端電壓的差以一固定增益放大的電子放大器

差動放大器是一種常用的電子放大器(也稱「功率放大器」,簡稱「功放」)和射極耦合邏輯電路英語Emitter Coupled Logic, ECL)的輸入級。若差放的兩個輸入為V_\mathrm{in}^{+}V_\mathrm{in}^{-},則它的輸出V_\mathrm{out}為:

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拒斥比common-mode rejection ratio, CMRR)衡量差動放大器消除共模訊號的能力:

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

由上式可知,當共模增益A_\mathrm{c} \to 0時,CMRR \to \inftyR_\mathrm{e}越大,A_\mathrm{c}就越低,因此共模拒斥比也就越大。因此對於完全對稱的差動放大器來說,其A_\mathrm{c} = 0,故輸出電壓可以表示為:

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

差動放大器是普通的單端輸入放大器的一種推廣,只要將差放的一個輸入端接地,即可得到單端輸入的放大器。

很多系統在差動放大器的一個輸入端輸入輸入訊號,另一個輸入端輸入迴授訊號,從而實現負迴授。常用於電機或者伺服電機控制,以及訊號放大。在離散電子學中,實現差動放大器的一個常用手段是差動放大,見於多數運算放大器積體電路中的差動電路。

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