差动放大器
运放四电阻差分放大器:增益、共模增益、电阻失配造成的 CMRR;BJT 长尾差分对:静态工作点、差模/共模增益与输入电阻。
电路原理图
输入参数
计算结果
点按结果可复制数值;支持输入 4.7k、100n、2u2 等工程写法
计算公式
运放:VOUT = V2·R4/(R3+R4)·(1+R2/R1) − V1·R2/R1
R4/R3 = R2/R1 时:VOUT = (R2/R1)·(V2 − V1)
最坏 CMRR ≈ (1 + Ad) / (4t)(t 为单个电阻公差)
BJT:IEE = (VCM − VBE − VEE)/RE,gm = IC/VT
Ad = gmRC(双端),gmRC/2(单端),Acm ≈ −RC/(2RE),Rid = 2(β+1)re
原理与说明
运放差分放大器只放大两输入之差、抑制两者共有的部分(共模电压,如地线噪声、电桥偏置)。它的共模抑制能力几乎完全取决于四个电阻的匹配程度,而不是运放本身:哪怕 1% 的电阻,最坏情况 CMRR 也只有约 50 dB(增益 10 倍时)。高精度场合请用集成匹配电阻的差分放大器(如 INA105、AD8276)或仪表放大器。
- V1 端输入电阻约为 R1,V2 端为 R3+R4,两端不相等,信号源内阻会串入 R1/R3 破坏匹配——高内阻信号源需前级缓冲(即三运放仪表放大器)。
- 运放输入端电压 V+ = V2·R4/(R3+R4) 需处于运放共模输入范围内。
BJT 长尾差分对(旧版页面即此电路,且输出端标注有误):两管发射极共接尾电阻 RE(或恒流源)。差模信号使一管电流增大、另一管减小,Q1 集电极(VOUT1)与 VIN1 反相,Q2 集电极(VOUT2)与 VIN1 同相。双端输出 VOUT2 − VOUT1 = gmRC·(VIN1 − VIN2)。
- RE 越大,共模增益越小、CMRR 越高;集成电路中通常用恒流源代替 RE。
- 无发射极负反馈电阻时,差模输入线性范围仅约 ±2VT(±50 mV)。