差分放大电路在信号传输的作用及设计原理

article/2025/9/28 19:35:39

一、为什么要有差分放大电路
1.将一个信号从一个地方传输到另一个地方,如果近距离的传输那么直接用串口,IIC等常用的通信方式就行了;如果长距离传输呢?
2.长距离传输至少要考虑传输过程中,外界环境对信号的影响。
3.先看一张图片:
在这里插入图片描述
先来解释这张图片,我想将一个交流信号a通过1线从A传输到B,这时候外面来的一个干扰信号c,使得a信号变成a+c信号。
4.这时候有一个聪明的人多加了一条线,这个人谁,至少中国式教育中并没有介绍,大学的教育,真的很奇怪,模电书有介绍差分放大电路,而且很详细很权威,不过我一直不明白这项技术有什么用,如果老师们能够结合实际讲解这些电路,我也许会感兴趣。接着说吧,多加的这条线,我称为2线,2线传输的信号b是跟信号a幅值相同,符号相反(官方术语差模信号),当然交流信号b受到c的影响变成b+c。
5.1线-2线/2就可以得到理论跟交流信号a一样的的信号。1线-2线的“-”功能就是差分电路实现了。
在这里插入图片描述
差分电路可以实现也比较简单,也放大了两倍,但是真正意义的差分放大电路是通过加三极管的,分析如下所示:
二、差分放大电路设计
1.在这里插入图片描述
2.通过上面的分析公式,可知差分电路可以实现对应功能,对于发大放大功能就是三极管发挥的作用。
三、分析差分电路难点
1.为什么差分电路有助于放大差模信号,抑制共模信号?
答:这个问题可以分为两个地方进行分析,对于差模信号,通过上面讲解我们可以知道,差模信号其实是幅值相同,符号相反的信号,就上面的图来说,当信号a在某个时刻增加时,信号b就相应的减少,基极的电流变化,集电极电流也会跟着相应的变化,大小相等,符号的电流在Re电阻上面的节点就会抵消了,Re上的电流就不会变,也就不会引起反馈。对于抑制共模信号,增加共模信号(这里共模信号不是指在传输过程中的干扰信号,而是三极管受温度外界因素影响产生的干扰),对于两个两个三极管来说的作用是一样的,也就不会抵消,如果你不知道Re的反馈是如何产生的。下面有一张图有助于你理解。
在这里插入图片描述
2.为什么Re下面接的是负电源。
答:通俗的来讲,有时候基极的电流信号可能比较微弱,确保三极管能够工作在放大区,这时候接负电源就能够实现目的。
3.两个三极管的Re电阻可以分开吗,或者为什么要接在一起?
答:不可以,主要是利用抵消作用放大差模信号。分开后不管共模信号还差模信号都会被抑制。


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