差分放大电路是什么 工作原理介绍

在电子电路领域，差分放大电路是一种具有独特结构与功能的电路，它在诸多高精度信号处理场景中发挥着关键作用，为保证信号质量与稳定性立下功劳。

差分放大电路的基本结构包含两个性能参数尽可能相近的晶体管，一般为三极管或场效应管，它们共同构成对称的放大单元。电路有两个输入端，分别标记为同相输入端和反相输入端，以及一个输出端。其核心工作原理基于两个输入信号的差值进行放大。当同相输入端接入信号，反相输入端接入信号时，电路实际放大的是这两个信号的差值，即。这种对差值的专注放大能力，使得差分放大电路在处理微弱信号且存在共模干扰的环境下表现卓越。

共模干扰是电子电路中常见的棘手问题，它指的是同时作用于两个输入端、幅度与相位相同的干扰信号，比如来自电源的工频干扰、周围电磁场耦合产生的噪声等。在普通的单端放大电路中，这些共模干扰会与有用信号一同被放大，严重影响输出信号的质量，导致后续信号处理出现误差。而差分放大电路却能巧妙应对这一难题，由于它仅对输入信号的差值敏感，共模信号在相减过程中理论上相互抵消。具体而言，设共模干扰信号为，此时同相输入端信号变为，反相输入端信号变为，那么计算差值，可见共模干扰被成功剔除，输出信号几乎不受其影响，极大地提高了信号的纯净度与可靠性。

差分放大电路的另一个重要特性是具有较高的共模抑制比（CMRR）。共模抑制比定义为差分放大电路对差模信号的放大倍数与对共模信号的放大倍数之比，通常用分贝（dB）表示，即，其中是差模放大倍数，是共模放大倍数。一个性能优良的差分放大电路，其 CMRR 值可达很高水平，意味着它能高效放大有用的差模信号，同时将共模信号的放大抑制到极低程度。这一特性在精密测量、音频放大、通信等领域至关重要。例如在精密电子天平的传感器信号放大环节，外界环境存在诸多干扰源，差分放大电路凭借高 CMRR，精准放大由重量变化引起的微弱差模信号，确保测量结果的高精度，避免因共模噪声导致的测量误差。

差分放大电路以其独特的对差模信号放大、共模干扰抑制能力以及高共模抑制比特性，成为电子电路家族中的得力成员，广泛应用于各类对信号精度、稳定性要求苛刻的场合，持续推动着电子技术迈向更高水准。