差分放大電路常見的形式有三種：基本形式、長尾式和恒流源式。

一、基本形式差分放大電路

1．差分放大電路的組成

將兩個電路結構、參數(shù)均相同的單管放大電路組合在一起，就成為差分放大電路的基本形式，如下圖所示。輸入電壓分成相同的兩部分加到兩管的基極，輸出電壓等于兩管的集電極電壓之差。

假設VT1和VT2的特性完全相同，相應的電阻也完全一致，則當輸入電壓等于零時，UCQ1＝UCQ2，即UO＝0。如果溫度升高使ICQ1增大，UCQ1降低，則由于電路結構對稱，ICQ2也將增大，UCQ2也將降低，而且兩管變化的幅度相等，結果VT1和VT2輸出端的零點漂移將互相抵消。

2．電壓放大倍數(shù)

當外加一個輸入電壓時，由于電路結構對稱，VT1和VT2基極得到的輸入電壓將大小相等，但極性相反，如上圖所示。這樣的輸入電壓稱為差模輸入電壓，用uId，則放大電路輸出電壓的變化量為

△uo＝△uC1－△uC2=△uID

所以差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)為

Ad=Au1 (4.2.5)

上式表明，差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)和單管放大電路的電壓放大倍數(shù)相同。可以看出，差分放大電路的特點是，多用一個放大管后，雖然電壓放大倍數(shù)沒有增加，但是換來了對零漂的抑制。

但是從抑制零漂的效果來看，基本形式的差分放大電路并不理想。其原因是電路兩側的管子特性和元件參數(shù)不可能完全相同，因此兩個三極管輸出端的溫漂也不可能完全抵消。為了衡量對零漂的抑制效果，需要提出一個技術指標，這就是共模抑制比。

3．共模抑制比

差分放大電路的輸入電壓有兩種形式，一種是差模輸入電壓uId，即兩個差放管的輸入電壓大小相等，但極性相反，見上圖。另一種是共模輸入電壓，即兩個差放管的輸入電壓大小相等，且極性相同，用uIc表示，見下圖。

如果溫度變化，兩個差放管的電流將按相同的方向一起增大或減小，相當于給放大電路加上一個共模輸入信號。所以可以認為，差模輸入信號反映了有效的信號，而共模輸入信號可以反映由于溫度變化等原因而產(chǎn)生的漂移信號或其他干擾信號。

放大電路對差模輸入電壓的放大倍數(shù)稱為差模電壓放大倍數(shù)，用Ad表示，即

　　　　　(4.2.6)

而放大電路對共模輸入電壓的放大倍數(shù)稱為共模電壓放大倍數(shù)，用Ac表示，即

　　　　　(4.2.7)

通常希望差分放大電路的差模電壓放大倍數(shù)愈大愈好，而共模電壓放大倍數(shù)愈小愈好。

差分放大電路找人模抑制比用符號KCMR表示，它的定義為差模電壓放大倍數(shù)與共模電壓放大倍數(shù)之比，一般用對數(shù)表示，單位為分貝，即

　　　　　　(4.2.8)

共模抑制比描述差分放大電路對零漂的抑制能力。KCMR愈大，說明抑制零漂的能力愈強。在理想情況下，差分放大電路兩側的參數(shù)完全對稱，兩管輸出端的溫漂完全抵消，則共模電壓放大倍數(shù)Ac＝0，共模抑制比KCMR＝∞。

對于基本形式的差分放大電路來說，由于內(nèi)部參數(shù)不可能絕對匹配，所以輸出電壓UO仍然存在溫度漂移，共模抑制比很低。而且，從每個三極管的集電極對地電壓來看，其溫度漂移與單管放大電路相同，絲毫沒有改善。因此，在實際工作中一般不采用這種基本形式的差分放大電路。

二、長尾式差分放大電路

為了減小每個管子輸出端的溫漂，引出了長尾式差分放大電路。

1．電路組成

在兩個放大管的發(fā)射極接入一個發(fā)射極電阻Re，如下圖所示。這個電阻一般稱為“長尾”，所以這種電路稱為長尾式差分放大電路。

長尾電阻Re的作用是引入一個共模負反饋，也就是說，Re對共模信號有負反饋作用，而對并模信號沒有負反饋作用。假設在電路輸入端加上正的共模信號，則兩個管子的集電極電流iC1、iC2同時增加，使流過發(fā)射極電阻Re的電流iE增加，于是發(fā)射極電位uE升高，反饋到兩管的基極回路中，使uBE1、uBE2降低，從而限制了iC1、iC2的增加。

但是對于差模輸入信號，由于兩管的輸入信號幅度相等而極性相反，所以iC1增加多少，i C2就減少同樣的數(shù)量，因而流過RE的電流總量保持不變，則△uE＝0，所以對于差模信號沒有反饋作用。

Re愈大，共模負反饋愈強，則抑制零漂的效果愈好。但是，隨著Re的增大，Re上的直流壓降將愈來愈大。為此，在電路中引入一個負電源VEE來補償Re上的直流壓降，以免輸出電壓變化范圍大小。引入VEE以后，靜態(tài)基極電流可由VEE提供，因此可以不接基極電阻Rb，如上圖所示。

2．靜態(tài)分析

當輸入電壓等于零時，由于電路結構對稱，故設IBQ1＝IBQ2＝IBQ，ICQ1＝ICQ2＝ICQ，UBEQ1＝UBQ2＝UBQ，UCQ1＝UCQ2＝UCQ，β1＝β2＝β，由三極管的基極回路可得靜態(tài)集電極電流和電位為

ICQ≈βIBQ

UCQ＝VCC－ICQRC（對地）

靜態(tài)基極電位為

UBQ=－IBQR（對地）　　　　　　（4．2．12）

三、恒流源式差分放大電路

1．電路組成

恒流源式差分放大電路如下圖所示。由圖可見，恒流管VT3的基極電位由電阻Rb1、Rb2分壓后得到，可認為基本不受溫度變化的影響，則當溫度變化時VT3的發(fā)射極電位和發(fā)射極電流也基本保持穩(wěn)定，而兩個放大管的集電極電流iC1和iC2之和近似等于iC3，所以iC1和iC2將不會因溫度的變化而同時增大或減小，可見，接入恒流三極管后，抑制了共模信號的變化。

有時，為了簡化起見，常常不把恒流式差分放大電路中恒流管VT3的具體電路畫出，而采用一個簡化的恒流源符號來表示，如下圖所示。

2．靜態(tài)分析

估算恒流源式差分別電路的靜態(tài)工作點時，通常可以從確定恒流三極管的電流開始。當忽略VT3的基流時，可得到兩個放大管的靜態(tài)電流和電壓為

ICQ1=0.5ICQ3 (4.2.18)

UBQ1= - IBQ1R (4.21)

四、差分放大電路的輸入、輸出接法

差分放大電路有兩個放大三極管，它們的基極和集電極分別是放大電路的兩個輸入端和兩個輸出端。差分放大的輸入、輸出端可以有四種不同的接法，即差分輸入、雙端輸出，差分輸入、單端輸出，單端輸入、雙端輸出和單端輸入、單端輸出，如下圖所示。當輸入、輸出的接法不同時，放大電路的性能、特點也不盡相同，下面分別進行介紹。

1．差分輸入、雙端輸出

電路見上圖（a）。

2．差分輸入、單端輸出

電路見上圖（b）。由于只從三極管VT1的集電極輸出，而另一管VT2集電極的電壓變化沒有輸出，所以△uO約為雙端輸出時的一半,

如改從VT2集電極輸出，則輸出電壓將與輸入電壓同相，即Ad的表達式中沒有負號。

差模輸入電阻和輸出電阻為

Rid＝2（R＋rbe）　　　　　　（4．2．23）

RO＝Rc　　　　　　　　　　（4．2．24）

這種接法常用于將差分信號轉換為單端信號，以便與后面的放大級實現(xiàn)共地。

3．單端輸入、雙端輸出

在單端輸入的情況下，輸入電壓只加在某一個三極管的基極與公共端之間，另一管的基極接地，如上圖（c）所示。現(xiàn)在來分析一下單端輸入時兩個三極管的工作情況

在上圖（c）中，設某個瞬時輸入電壓極性為正，則VT1的集電極電流iC1將增大，流過長尾電阻Re或恒流管的電流也隨之增大，于是發(fā)射極電位uE升高，但VT2基極回路的電壓uBE2－uB2－uE將降低，使VT2的集電極電流iC2減小。可見，在單端輸入時，仍然是一個三極管的電流增大，另一管電流減小。

因長尾電阻或恒流三極管引入的共模負反饋將阻止iC1和iC2同時增大或減小，故當共模負反饋足夠強時，可認為iC1和iC2之和基本上不變，即△iC1＋△iC2≈0，或△iC1≈-△iC2。說明在單端輸入時，發(fā)射極電壓uE將隨輸入電壓uI變化，當共模反饋足夠強時，可認為VT1的輸入電壓△uBE1=△u1－△uE，VT2的輸入電壓△uBE2=－△uE。由此可知，△uBE1與△uBE2大小近似相等而極性相反，即兩個三極管仍然基本上工作在差分狀態(tài)。這種接法主要用于單端信號轉換為雙端輸出，以便作為下一級的差分輸入信號。

4．單端輸入、單端輸出

電路如上圖（d）所示。由于從單端輸出，所以其差模電壓放大倍數(shù)約為雙端輸出時的一半。

如果改從VT2的集電極輸出，則以上Ad的表達式中沒有負號，即輸出電壓與輸入電壓相同。

這種接法的特點是在單端輸入和單端輸出的情況與，比一般的單管放大電路具有較強的抑制零漂的能力。另外，通過從不同的三極管集電極輸出，可使輸出電壓與輸入電壓成反相或同相關系。

總之，根據(jù)以上對差分放大電路輸入、輸出端四種不同接法的分析，可以得出以下幾個結論：

①雙端輸出時，差模電壓放大倍數(shù)基本上與單管放大電路的電壓放大倍數(shù)相同；單端輸出時，Ad約為雙端輸出時的一半。

②雙端輸出時，輸出電阻RO＝2RC；單端輸出時，RO=RC。

③雙端輸出時，因為兩管集電極電壓的溫漂互相抵消，所以在理想情況下共模抑制比KCMT＝∞；單端輸出時，由于通過長尾電阻或恒流三極管引入了很強的共模負反饋，因此仍能得到較高的共模抑制比，當然不知雙端輸出時間高。

④單端輸出時，可以選擇從不同的三極管輸出，而使輸出電壓與輸入電壓反相或同相。

⑤單端輸入時，由于引入了很強的共模負反饋，兩個三極管仍基本上工作在養(yǎng)分狀態(tài)。

⑥單端輸入時，從一個三極管到公共端之間的差模輸入電阻Rid≈2（R＋reb）.

現(xiàn)將四種不同接法時差分放大電路的主要性能和特點列出表4－1中，以便對照比較。