虚拟实现技术在典型差动放大电路特性分析中的应用
摘 要：介绍了差动放大电路演变历程，理论上分析了典型差动放大的工作原理以及特性参数的计算公式；应用虚拟实现技术--Proteus软件进行了静态特性、差模输入信号、共模输入信号的实验研究，并对实验现象进行了分析。
0 引言
在工程实践中，很多物理量，如温度、流量、压力、液面等均为模拟量，它们通过各种不同的传感器转化成的电量也均为变换缓慢的非周期信号，而其比较微弱，这类信号只有通过放大才能驱动负载；由于这类信号一般变换缓慢，所以采用直接耦合放大电路将其放大最为方便。
差动放大电路是一种基本的放大电路，多级直接耦合放大电路的输入级几乎毫无例外地采用这一基本单元电路--差动放大电路，具有高度对称性，在放大差模信号时，能较好地抑制共模信号，有较高的共模抑制比，解决了直接耦合放大器中既要放大有用信号，又要抑制温度等引起的零点漂移的问题。
1 差动放大电路演变历程
差动放大电路是构成多级直接耦合放大电路的前级基本单元电路，它是由典型的静态工作点(Q点)稳定电路演变而来的。经历了：利用射极电阻构成电压负反馈回路稳定静态工作点，如图1所示单管射极偏置电路；由两个型号一样、参数一致的差放对管构造的对称电路，所谓对称是指在对称位置的电阻值绝对相等，两只管子在任何温度下输入特性曲线与输出特性曲线都完全重合，如图2所示基本差动放大电路；以及长尾式差动放大电路图，如图3所示典型差动放大电路。
2 差动放大电路特性分析
2.1 基本差动放大电路特性分析
如图2所示，基本差动放大电路，电路两侧组件对称，管子型号、参数相同。输入信号由两个管子的基极加入，输出信号取两个管子的集电极电压之差，即U0=UC1－UC2，此时电路对零点漂移有良好的抑制能力。
由于温度、电源波动或者器件老化都将会引起两个管子集电极电流的变换。为便于讨论，我们假定温度升高：。由于电路参数对称，T1管和T2管所产生的电流变化量相等，即；因此集电极电位的变化量也相等，即。因为输出电压是两个管子的集电极电压之差，所以，说明差动放大电路对共模信号具有很强的抑制作用。
当输入差模信号时，即输入端口的"+"极接信号源的"+"极、"－"极接信号源的"－"极。通过电阻R7、R8的分压作用，在输入端"+"极与"－"极分别加入了大小相等相位相反的输入信号(称为差模信号)，又由于电路参数对称，两个管子所产生的电流变换大小相等而变换方向相反，；因此集电极电位的变换也是大小相等方向相反，即，这样得到的输出信号，从而实现了电压放大。
