学习笔记——初学差分放大电路

1. 差分信号

又名差模信号，是指在两根线上传输的任意时刻振幅相同，相位相反的一组信号。一般为需要收集并要进行处理的信号，而与之相对的共模信号则是一些因外界因素而产生的干扰信号。差分信号的抗干扰能力较强，因为它关心的只是两个电压信号之间的差值，是一个信号相对于另一个信号而言的，所以在进行信号处理的时候，就不会受到电压信号与地之间的电位差的干扰，因为由于各种因素，地的电位是不可能处处相同的，从而会造成信号在传输过程中在各处与地的电位差不同，如果是单端信号传输而不是双线传输差分信号，就很容易受到此问题的干扰。

差分信号的优点

1> 可以较为容易的分辨小信号。

2> 电路不易对外界产生辐射并且电路抵御外部信号干扰能力强。
之所以能够减少辐射是因为任意时刻两个信号的相位相反，所产生的电磁场方向也就相反，从而两者会抵消掉。

2. 对称式差分放大电路

2.1 两输入端输入共模信号

假设理想状态下，同种器件的参数完全相同，那么根据三极管的工作原理，只要给到合适的电压，两侧VBB直流电源可以使两个三极管的发射结处于正偏状态，上方的VCC可以使两个集电结处于反偏状态，从而能够使三极管处于正常工作状态。当如上图所示两侧输入端给到一组共模信号时，由于两个基电极接收到的信号相同，那么两个集电结处的电流就是相同的，从而在U0的正负两极输出的电压就是相同的，因此，在两输入端输入共模信号时，U0出不会产生电位差，所以就不会对共模信号产生放大的作用。

2.2 两输入端输入差模信号

在同上的前提下，将右侧输入端正负极倒置，使之输出一组差模信号，那么在同一时间，两信号的变化趋势恰好相反，那么两个集电极的电流的变化趋势也就会相反，使得两个集电极处的电流一升一降，从而在U0处产生电位差，实现放大差分信号的目的。

3. 对称式差分放大电路引入负电源

3.1 Re电阻的作用

Re属于直流负反馈电阻，起到稳定静态工作点的作用，但是会影响到交流信号的放大，根据以分析思路，可以得出，它对共模信号有着抑制作用，而对差模信号的放大无影响。

3.2 -12V VEE的作用

就拿上图参数来说，若不加负电源，那么电路的可设定静态工作点的范围只有0到12V，而加入负电源VEE后，电路的可设定静态工作点的范围便增加到了从-12V ~ +12V，这样也使得可放大的信号范围变大了。此外，加入负电源以后，静态工作点就可以设置在0V，那么这样就不需要再加上直流电源使交流信号得到一个直流分量，从而进行偏置，再上浮到0V以上。静态工作点设置在0V，就可以直接加纯粹的交流信号，然后直接进行分析即可。