差分放大电路原理分析

朱 明， 秦佳昕， 宋文祥， 朱嘉慧， 黄 蒙

(1.上海大学 机电工程与自动化学院，上海200444；2.多伦多大学(加拿大)；3.香港科技大学)

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差分放大电路是“模拟电子技术”的一项重要内容。差分放大电路形式上是一种两翼电路，非对称差分放大电路的差模信号与共模信号相互耦合，分析计算异常复杂。对称差分放大电路由于其结构两翼对称、参数相等并能有效抑制零点漂移和共模干扰因而广泛应用于直接耦合电路和测量电路的输入级，也是集成运算放大器的重要组成部分[1]。

差分放大电路结构复杂多样、参数繁多晦涩，特别容易混淆非对称与对称非理想两种不同情况的差异，是“模拟电子技术”教学的难点。现有教材中差分放大电路的分析计算存在一些问题，知识体系条理不够清晰，对模电课程的学习和理解造成较大的困扰。目前主流经典教材存在的主要问题：

问题一、差分放大电路其有关“差模信号”的定义不统一，特别是采用与差模电压相同样式定义的“差模电流”在电路中找不到实际意义；

问题二、放大倍数是差分放大电路最为重要的参数，参考文献[2]中公式(15.7.11)定义的差模电压放大倍数其输出电压采用的是自然输出电压，而在自然输出电压中包含有差模分量和共模分量两种性质不同的分量，从而导致按此定义的差模电压放大倍数难以描述、无法求解；

问题三、参考文献[3]中差分放大电路关系式(7.2.9)定义的总输出电压既非差模输出电压、又非自然输出电压，没有实际意义，并且与公式(7.2.5)～(7.2.8)推导的结果相矛盾；……