前言

在之前的文章中，我們介紹了可以進(jìn)行信號(hào)放大的共射級(jí)放大電路、在文章中提到了電路中的Re為反饋電阻，當(dāng)負(fù)載發(fā)生變動(dòng)時(shí)，Re會(huì)及時(shí)的進(jìn)行反饋，從而穩(wěn)定輸出電壓。

那么如果輸入端被干擾，產(chǎn)生輸入電壓的波動(dòng)又會(huì)怎樣呢？

我們來做下仿真實(shí)驗(yàn)。（仿真軟件的版本和資源我貼在文章末）

通過實(shí)驗(yàn)我們可以看到由于加入了輸入噪聲，在輸入端即使沒有信號(hào)輸入，也產(chǎn)生了較大的噪聲，這在某些長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸時(shí)是非常明顯的！

如何解決這個(gè)問題呢？這就引出了今天的主題差分方法電路。

在介紹原理之前，我們還是先看下大電路的仿真結(jié)果。在實(shí)際應(yīng)用中差分電路通常會(huì)使用雙絞線，會(huì)最大程度上將干擾轉(zhuǎn)化為共模干擾。在下圖的仿真中加入的便是共模干擾↓

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果我們可以看到:面對(duì)同樣的輸入干擾，差分電路的輸出干凈了許多，很強(qiáng)的抗干擾能力就是差分電路的特點(diǎn)，這就得益于差分的概念。

差分電路的概念

該電路的輸入端是兩個(gè)信號(hào)的輸入，這兩個(gè)信號(hào)的差值，為電路有效輸入信號(hào)，電路的輸出是對(duì)這兩個(gè)輸入信號(hào)之差的放大。

設(shè)想這樣一種情景，如果存在干擾信號(hào)，會(huì)對(duì)兩個(gè)輸入信號(hào)產(chǎn)生相同的干擾，通過二者之差，干擾信號(hào)的有效輸入為零，這就達(dá)到了抗共模干擾的目的。

差分放大電路的原理

在分析差分放大電路時(shí)，我們還是采用動(dòng)態(tài)分析和靜態(tài)分析兩種分析方法。

靜態(tài)分析

=>在上圖的差分電路中，使用±5V進(jìn)行供電，在的基極添加偏置電 R7/R3，來保證Q1、Q5的基極在無信號(hào)輸入時(shí)確定為０V，發(fā)射極為-0.7V。由于Q1、Q5處于完全對(duì)稱的關(guān)系所以，Iq5e = iq1e、iq2e = 2*iq1e。

=>R8、R9、Q2組成了恒流源電路，由于Q2的Vbe不變，則無論差分輸入何種信號(hào)，一直會(huì)保持住恒定的Iq2e。當(dāng)差分信號(hào)P的電平大于N的電平時(shí)，Iq5e的電流會(huì)增大，與此同時(shí)Iq1e的電流會(huì)動(dòng)態(tài)的減小，那么R5和R1流過的電流不同，則電壓形成差值，產(chǎn)生波形的輸出。

=>Q5、Q1的E級(jí)電流我們還是按照典型值設(shè)置為2mA左右，這是通過R6設(shè)置的，由于Q2的VE為2.5V-0.6V=1.9V，則R6設(shè)置為1K就可以將Q5、Q1的靜態(tài)Ie設(shè)置為1mA左右。

=>至此我們大概的講述了電路的工作原理，和靜態(tài)電流的設(shè)置，放大倍數(shù)和其他概念我們?cè)賱?dòng)態(tài)分析中繼續(xù)介紹↓

動(dòng)態(tài)分析

進(jìn)行動(dòng)態(tài)分析時(shí)，我們還是要先畫出等效電路↓

由于三極管的Rbe通常為600-1000歐姆，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于10K，所以

Uid ≈ 2ib1*Rbe1

Uod = -2Ic1*2.2K

則放大倍數(shù)A≈β*（2.2K / Rbe1）≈ 200

通過剛才的計(jì)算放大倍數(shù)約為200倍，通過實(shí)際測(cè)量確認(rèn)，此電路的放大倍數(shù)確實(shí)為200倍左右↓（0.05V -> 10V）

如果使用單端輸出，那么放大倍數(shù)也會(huì)變?yōu)?00倍，這一點(diǎn)也可以通過剛才的動(dòng)態(tài)分析輕松知道。

通過等效模型也可以輕松的知道，當(dāng)差分輸入，雙端輸出時(shí)的輸入電阻與輸出電阻。

輸入電阻=10K +10K = 20K ;

輸出電阻=2.2K+2.2K = 4.4K ;

差分電路中的共模抑制比

為了綜合考察差分電路對(duì)差模信號(hào)的放大能力和對(duì)共模信號(hào)的抑制能力，引入指標(biāo)共模抑制比Kcmr。

其定義為：Kcmr = | Ad/Ac |。（差模放大倍數(shù)/共模放大倍數(shù)）

其值越大，那么電路性能越好，在仿真和理論計(jì)算中，Kcmr都為無窮大，在應(yīng)用需要實(shí)際測(cè)量和計(jì)算才知道，以后有機(jī)會(huì)的話會(huì)實(shí)際測(cè)給大家看。

結(jié)束

差分放大電路作為一個(gè)基本放大電路，常常出現(xiàn)于各類電子設(shè)計(jì)中，近些年來由于IC的大規(guī)模應(yīng)用，它出現(xiàn)的身影越來越少了，不過沒關(guān)系，重要的是我們要學(xué)習(xí)差分放大電路中的一些概念和對(duì)電路的理解，盡量學(xué)習(xí)其思想，差分電路的概念在485/422等電路中都有應(yīng)用，這是我們做硬件所離不開的，所以差分電路的概念一定要好好理解。

貼上仿真軟件的版本與下載鏈接，需要的同學(xué)自取↓

附上multisim 14.0 網(wǎng)盤鏈接，內(nèi)附PJ方法

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