差分放大電路的分析一直是大家的弱項，很大一部分原因是差放的電路不僅是元器件的數量還是需要求解的技術指標，都至少是之前學過的基本放大電路的兩倍。甚至連輸入信號都變成兩個，分析時還看成四個。是不是有要裂開的感覺。

今天我們不著急解題，而是先從差分信號和差放電路的來源講起，只有了解它、試著喜歡上它，才能更好地求解和分析它

來源

差分信號

放大器中輸入信號一般需要兩根線，一根是信號線，一根是地線，我們在實驗室中用函數信號發生器就是這樣操作的。這種信號在傳輸過程中，尤其是遠距離傳輸過程，不可避免會受到外界電場的干擾，這些干擾信號和實際傳輸信號都會同時被放大器放大，使得輸出端提取信號非常困難。

科學家們想出了一個辦法，就是將單端信號改成差分信號(Differential Signal)，也就是把輸入端的兩根線，一根作為正信號線，另一根作為負信號線，這兩根線上的信號幅度相同，相位相反。

定義1：兩根信號線之間的差值信號稱為差模信號(Differential Mode Signal)，用vd表示

在傳輸過程中，我們將兩根信號線用雙絞線的形式緊密纏繞在一起，在信號傳輸過程中，我們相信兩根線受到的干擾是相同的，那么此時，差分信號就是待測的有用信號，兩根線上幅度相同，方向也相同的信號就是干擾信號。

定義2：兩根信號中共有的信號稱為共模信號(Common Mode Signal)，用vc表示

含有差模和共模的差分信號可以表示為：

從中，可以得到以下表達式：

可知，共模信號實際上是兩個信號的平均值

引入差分信號的形式，實際上希望放大器能對這兩類信號差別對待，希望能放大有用的差模信號，而抑制我們不需要的共模干擾信號。

而完全對稱的差分放大器就是為了實現這個目的而設計的。用雙倍的元件換取對共模信號的抑制。

差分放大電路中最巧妙的地方

要說差放中最巧妙的地方就是兩管公共射極的電阻REE（如果是恒流源式差放，那就是恒流源的交流等效電阻ro）

由于REE對差模信號和共模信號的不同表現，這才實現了差放對差模信號放大，對共模信號抑制的"偉大使命"????????~

而也正是由于這樣的使命，差模分析是為了表征放大器的性能，而共模分析則是為了表征對干擾的抑制能力。

靜態

差分放大電路

長尾式差放的靜態工作點突破口在完全對稱的輸入回路

?

帶恒流源的差分放大電路的突破口是恒流源的輸出電流

如果恒流源的輸出電流沒有提供，則需要先求出這個電流

動態

差分放大電路

由于差放電路兩邊完全對稱，因此分析差放的關鍵就是如何分別在差模輸入和共模輸入時，畫出半電路的交流通路，進而確定其各項性能指標

畫半電路交流通路的關鍵在于對公共元件REE和負載RL的處理，具體如下：

差分放大電路有四種輸入輸出方式，但性能特點只跟輸出方式有關，跟輸入方式無關，于是可分兩大類進行比較，下表以帶恒流源的電路為例，長尾式式可以將ro用REE替換即可。

?

理論已經介紹完，接下來上例題嘍

分層例題推送時間

基礎篇為小學分模電的難度，進階篇是3.5學分模電的難度，提優篇是考研試卷難度

01基礎篇

例1：差分放大電路如下圖所示，已知兩管的參數為：β=60，VBE=0.7V，rbb'忽略不計。

（1）求靜態工作點ICQ1、ICQ2、VCEQ1和VCEQ2

（2）求差模輸入電阻和差模輸出電阻，差模增益和共模抑制比

（3）若輸入信號的有效值VI1=100mV，VI2=50mV,求輸出電壓的有效值

解：

THE ANSWER

（1）靜態分析：直流通路如下

由紅色的輸入回路得：

忽略RB1上的電壓，

VCEQ1=VCC-(-VBE)=15.7V

于是:

VCEQ2=VC2-(-VBE)=5.8V

(2) 差模輸入下的半電路如下：

于是可以得到相應的差模性能指標：

共模輸入下的半個電路如下：

?

從而得到共模抑制比：

（3）

? ?

02進階篇

例2：電路如下圖所示，已知各管的β值均為50，VBE=0.7,rbb'都是200歐姆。

（3）若R1增大，差模增益和差模輸入電阻將如何變化？

解：

THE ANSWER

由于是雙端輸出，共模增益為零，所以

恒流源在差模分析中等效短路，于是差模的半個電路為：

三極管小信號模型中的rbe需要差放靜態電流，所以先得得到恒流源的直流輸出電流：

?

?

從而得到三極管的輸入電阻

于是差模增益為：

從而得到輸出電壓信號：

（2）電路既有直流小信號輸入，又有交流小信號輸入，需要分開計算

因此，輸出電壓為vo1和vo2的疊加，波形圖如下：

（3）R1電阻阻值的變化會引起恒流源輸出電流的變化，從而影響了三極管的輸入電阻rbe，進而影響差模的性能指標。

? ?

插入一個搶答題

如果(1)中輸入信號vi2正弦波的幅度值改為1V，那么大家猜一猜輸出電壓會是什么波形呢？留言區說出你們的想法吧

03提優篇

單級差放的知識點并不多，也考不到多難的題目，在期末或是研究生試卷中更多會是以綜合題的形式出現，比如多級放大電路，例題可以參考“考題精講|多級放大電路的動態分析”中的進階篇和提優篇。

還有就是跟負反饋結合，分析負反饋的類型和負反饋的引入，以及負反饋的近似計算。這可以到鏈接“放大電路中的負反饋引入”。

這里舉一道浙大的期末考試題，是差放和功放級聯的綜合題

例3：

?

解：

THE ANSWER

（1）【由于是阻容耦合，兩級的靜態工作點互相獨立，將第二級斷開后，第一級的靜態分析和例1完全一樣】

（2）【第一級差放的負載是第二級的輸入電阻，已知條件中已經給定第二級的輸入電阻為3kΩ，要注意差放是從T2管子輸出，所以差模增益是半個電路增益的負二分之一】差模的半個電路如下：

?

（3）【第二級是甲乙類功率放大器，功放管需要一對完全對稱的NPN管和PNP管，這里用復合管實現】

（4）【甲乙類功放的工作原理可以鏈接“甲乙類功率放大器的分析”】

出現交越失真，說明T3、T4基極間的電壓不足，所以可以調大R2的阻值

（5）【第二級是一個雙電源供電的甲乙類功放，輸出功率和效率的公式可以參考“乙類功率放大器的分析”】

五一小長假已經結束，小伙伴們該開始回歸學習嘍，題目只有動手做才有感覺哦

審核編輯：湯梓紅