48、差分放大器深度解析：原理、设计与应用

差分放大器深度解析：原理、设计与应用

1. 差分放大器基础概念

差分放大器是由两个三端器件通过一个公共直流电流源进行偏置构成的。它有多种工作模式和特性，以下为你详细介绍。
- 不同输入连接方式下的功能 ：
- 当一个输入连接信号源，另一个输入接地时，差分放大器可作为有源旁路反相放大器工作。
- 当两个输入都连接信号源时，它对输入信号的差模和共模会有不同的响应。
- 差模与共模信号 ：
- 差模信号等于两个信号的代数差。
- 共模信号等于两个信号的代数平均值。
- 输出特性 ：具有线性行为的差分放大器的输出，等于差模输入乘以差模增益加上共模输入乘以共模增益。输出可以采用差分或单端的形式获取。
- 共模抑制比（CMRR） ：等于差模增益 (A_{dm}) 与共模增益 (A_{cm}) 的比值。
- 设计考虑因素 ：差分放大器的设计需要考虑放大器的偏置配置、输入电阻、输出电阻、差模和共模增益、共模抑制比以及摆幅范围等因素。
- 偏置电流源实现技术 ：可以使用多种技术来实现差分放大器的偏置电流源，包括简单电阻、单个晶体管、电流镜和维德拉（Widlar）源。
- 制造技术 ：差分放大器可以使用双极结型晶体管（BJT）、N 沟道金属 - 氧化物 - 半导体场效应晶体管（NMOS）、结型场效应晶体管（JFET）、互补金属 - 氧化物 - 半导体（CMOS）和双极互