单端输入差分放大电路输入信号的等效变换

### 单端输入差分放大电路输入信号的等效变换 #### 一、问题的提出 在电子技术领域，特别是模拟电路设计中，差分放大电路作为一种常见的电路结构被广泛应用于信号放大、噪声抑制等方面。单端输入差分放大电路是一种特殊的差分放大电路形式，其中信号仅从一个输入端进入，另一个输入端则接至参考点（通常是地）。对于这种电路形式，为了更好地理解和分析其动态特性，通常会采用一种方法来将单端输入信号等效变换为差模输入信号与共模输入信号的叠加。这种方法不仅有助于简化电路的分析过程，还能更直观地理解电路的工作原理。 然而，在现有的教科书和文献资料中，关于如何进行这种等效变换的方法存在一定的差异，这可能导致学生在学习过程中遇到概念上的混淆。因此，深入探讨这些方法之间的联系及其等效性对于提高教学效果具有重要意义。 #### 二、两种等效变换方法的比较 ##### 方法1：输入信号用数学方法等效变换 在该方法中，原始的单端输入信号首先被等分为两部分，然后将这两部分信号分别定义为差模输入信号和共模输入信号的一部分。具体而言： - **差模输入信号**：将原始信号的一半分配给两侧的输入端，形成差模输入信号。 - **共模输入信号**：同样将原始信号的一半作为共模输入信号。 通过这种方式，可以将单端输入信号等效为差模和共模信号的组合。这种变换方法简单直观，易于理解，但是它改变了信号的接地方式，可能会影响到后续的电路分析。 ##### 方法2：输入信号发射极耦合传输等效变换 这种方法基于电路的实际物理特性，通过对电路的具体分析来进行等效变换。在单端输入差分放大电路中，当信号从一侧输入时，根据信号的不同性质（差模或共模），T1和T2晶体管的发射极电流将以不同的方式流过发射极电阻Re。 - **分析差模特性**：当信号为差模输入时，T1和T2晶体管的发射极电流将以大小相等但方向相反的方式流过Re。此时，Re中的总电流为零，两端电压也为零，因此可以将Re视为短路。 - **分析共模特性**：当信号为共模输入时，T1和T2晶体管的发射极电流将以大小相等且方向相同的方式流过Re。这时，Re中的总电流不为零，两端电压也不为零，因此Re将引入共模抑制的作用。 #### 三、两种方法的等效性分析 通过对以上两种等效变换方法的比较，我们可以发现它们虽然出发点不同，但在最终结果上是等效的。无论采用哪种方法，都能将单端输入信号转换成差模和共模信号的组合，进而进行进一步的分析。此外，对于Re的要求也是一致的——它的主要作用在于提供共模抑制，而其具体值的大小只影响共模抑制的程度，并不影响差模特性的分析。 #### 四、结论 尽管在现有教科书中关于单端输入差分放大电路输入信号等效变换的方法存在一定的差异，但通过深入分析可以发现，这些方法在本质上是等效的。无论是采用数学方法还是电路分析的方法，最终都能达到同样的目的：将单端输入信号转换为差模和共模信号的叠加，从而简化电路的分析过程。这对于电子技术的教学以及实际应用都具有重要的意义。 通过对这些方法的学习和理解，可以帮助学生更好地掌握差分放大电路的基本原理和技术要点，为将来从事电子技术领域的研究和开发打下坚实的基础。