差分放大器

能把兩個輸入電壓的差值加以放大的電路，也稱差動放大器。這是一種零點漂移很小的直接耦合放大器，常用於直流放大。它可以是平衡輸入和輸出，也可以是單端（非平衡）輸入和輸出，常用來實現平衡與不平衡電路的相互轉換，是各種集成電路的一種基本單元。由兩個參數特性相同的晶體管用直接耦合方式構成的放大器。若兩個輸入端上分別輸入大小相同且相位相同的信號時，輸出為零，從而克服零點漂移。適於作直流放大器。差分放大器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，有時簡稱為“差放”。差分放大器通常被用作功率放大器（簡稱“功放”）和發射極耦合邏輯電路 (ECL, Emitter Coupled Logic) 的輸入級。

差分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。

很多系統在差分放大器的一個輸入端輸入信號，另一個輸入端輸入反饋信號，從而實現負反饋。常用於電機或者伺服電機控制，以及信號放大。在離散電子學中，實現差分放大器的一個常用手段是差動放大，見於多數運算放大器集成電路中的差分電路。

差分放大器可以用晶體三極體（晶體管）或電子管作為它的有源器件。圖1是晶體管差分放大器的基本電路。這是一種對稱電路。輸出電壓u0＝u01-u02,是晶體管T1和T2集電極輸出電壓u01和u02之差。當T1和T2的輸入電壓幅度相等但極性相反，即us1=-us2 時，差分放大器的增益Kd(稱差模增益)和單管放大器的增益相等，即Kd≈Rc/re,式中Rc＝Rc1＝Rc2,re是晶體管的射極電阻。通常re很小，因而Kd較大。當us1＝us2 ,即兩輸入電壓的幅度與極性均相等時，放大器的輸出u0應等於零，增益也等於零。實際放大電路不可能完全對稱，因而這時還有一定的增益。這種增益稱為共模增益，記為Kc。在實際應用中，溫度變化和電源電壓不穩等因素對放大作用的影響，等效於每個晶體管的輸入端產生了一個漂移電壓。利用電路的對稱性可以使之互相抵消或予以削弱，使輸出端的漂移電壓大大減小。顯然，共模增益越小，即電路對稱性越好時，這種漂移電壓也越小。通常用差模增益Kd和共模增益Kc的比值Kd/Kc來表示差分放大器的性能。這個比值稱為共模抑制比(CMRR)。一般差分放大器的共模抑制比約為幾十分貝，性能較高的可達百分貝以上。分析表明，共模抑制比CMRR≈βRe/hie,式中hie表示晶體管的輸入電阻。因此採用電流放大係數β大的晶體管或複合管，或者採用恆流源電路代替發射極公共電阻Re都可以提高差分放大器的共模抑制比。圖2是用恆流源代替Re的差分放大器。這種電路已廣泛用於各種集成電路。