差分放大电路：原理、零点漂移与抑制

"差分放大电路的介绍与讲义涵盖了模拟电路中的差分放大电路原理，包括其存在的问题，如零点漂移，以及解决措施和电路分析。讲解了差动放大器的四种输入输出方式，并阐述了如何利用差分放大电路来抑制零点漂移。" 差分放大电路是一种在模拟电子电路中广泛使用的组件，主要用于提高信号质量并减少噪声干扰。电路的核心特点是其对称性结构，使得两个输入端和两个输出端能够同时处理信号。这种设计有助于区分差模信号（相位相反的输入信号）和共模信号（相位相同的输入信号）。 **零点漂移** 是直耦放大电路面临的一个主要问题，尤其是在温度变化时。由于温度变化导致的第一级放大器静态工作点微小变化，这些变化会被后续级放大，最终在输出端造成显著的电压漂移，也就是所谓的“温漂”。零点漂移的衡量标准是将输出端的漂移电压转换为输入端的等效漂移电压。例如，如果输出端有1V的漂移，那么等效输入端的漂移电压就是100μV。 为了减小零点漂移，可以采用**差分放大电路**。这种电路的特殊设计使得当输入电压差（差模信号）为零时，输出电压也为零，即使存在共模信号，也不会影响输出。这是因为差分放大电路的两个晶体管的集电极电流IC1和IC2几乎相等，从而使得输出电压vo = VC1 - VC2 = 0。这有效地抑制了由温度变化引起的共模信号的影响。 差分放大电路有四种输入输出方式： 1. **双端输入** - 两个输入端同时添加信号。 2. **单端输入** - 只在一个输入端对地添加信号。 3. **双端输出** - 输出信号来自两个输出端C1和C2。 4. **单端输出** - 输出信号从C1或C2对地。 当温度变化时，尽管每个晶体管的VBE和rbe可能会改变，但由于差分放大电路的对称性，其差模信号仍然能够被准确放大，而共模信号则被抑制。因此，差分放大电路对于模拟集成运算放大器的设计至关重要，因为它能有效消除由环境因素如温度变化产生的噪声，提高放大器的稳定性。 在实际应用中，可能还需要结合其他技术，如使用非线性元件进行温度补偿，或者调整电路参数以进一步优化性能。通过这种方式，差分放大电路能够在保持高增益的同时，降低噪声和漂移，提供高质量的信号放大效果。