差分运算放大器基本知识

1、.一 差分信号的特点：图1 差分信号1. 差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。差分信号会以一个共模信号Vocm为中心，如图1所示。差分信号包含差模信号和公模信号两个部分，差模与公模的定义分别为：Vdiff=(Vout+-Vout-)/2，Vocm=(Vout+Vout-)/2。2. 差分信号的摆幅是单端信号的两倍。如图1，绿色表示的是单端信号的摆幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。3. 差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。In a differential system, keeping the transport wi

2、res as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to exter

3、nal noise.4. 差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system.二 分析差分放大器电路图2.差分放大器电路分析图如图2所示，差分放大电路分析的基本原则与普通运算放大器中虚断虚短原则相同，同时还具有其特有的分析原则：输出的差分信号幅度相同，相位相差180度，以Vo

4、cm共模电压为中心对称，差分信号的增益为Gain=RF/RG。具体分析：图3 分析电路AF定义为开环差分增益：VOUT+-VOUT-=AF(VP-VN)，通常有AF1。输入电压定义：VID= VIN+-VIN【1】；VIC=( VIN+VIN)/2【2】。输出电压定义：VOD= VOUT+-VOUT-【3】；VOC=( VOUT+VOUT-)/2【4】；VOUT+-VOUT-=AF(VP-VN)【5】；VOC=VOCM【6】。计算节点电压有：令和，则节点VN和VP可表示为：【7、8】由式7、8可简化出差分运放的方框图：图4 方框图由该图可以得出输入与输出的关系：（综合式5、7、8）【9】由14式和6式导出：VOUT-=2VOC-VOUT+和VOC=VOCM，结合上式有：【10】理想情况下有和，所以上式可简化为：【11】同理可以得出：【12】简化后有：【13】有此可求得：【14】简化后有：【15】由以上各式可以看出，差分放大器两输出的放大倍数