单端和差分放大器

为了便于绘制复杂的电路图，电子放大器通常用一个简单的三角形来表示，其中内部组件没有单独表示。对于放大器的结构与整个电路的更大功能无关的情况，这种符号非常方便，值得熟悉：

+V 和-V 连接表示直流电源的正负极，分别。输入和输出电压连接显示为单导体，因为假设所有信号电压都参考电路中称为地的公共连接 .通常（但不总是！）直流电源的一个极，无论是正极还是负极，都是接地参考点。一个实际的放大器电路（显示输入电压源、负载电阻和电源）可能如下所示：

放大电路的功能

无需分析放大器的实际晶体管设计，您就可以轻松辨别整个电路的功能：获取输入信号 (Vin)，对其进行放大，并驱动负载电阻 (Rload)。为了完成上面的原理图，最好指定放大器的增益（AV、AI、AP）和 Q（偏置）点以进行任何需要的数学分析。

如果放大器需要能够向负载输出真正的交流电压（反极性），则可以使用分离式直流电源，从而接地点在电气上“居中”在 +V 和 -V 之间。有时分体式电源配置被称为双 电源。

该放大器仍由整体 30 伏供电，但采用分压直流电源，负载电阻器上的输出电压现在可以从 +15 伏的理论最大值摆动到 -15 伏，而不是从 +30 伏到 0 伏。这是一种从放大器获得真正交流 (AC) 输出的简单方法，而无需在输出上采用电容或电感（变压器）耦合。该放大器在截止和饱和之间输出的峰峰值幅度保持不变。

差分放大器

通过用三角形符号表示较大电路中的晶体管放大器，我们可以简化研究和分析更复杂放大器和电路的任务。我们将研究的这些更复杂的放大器类型之一称为差分放大器 .与放大单个输入信号（通常称为单端 放大器），差分放大器放大两个输入信号之间的电压差。使用简化的三角形放大器符号，差分放大器如下所示：

在三角形放大器符号的左侧可以看到两条输入引线，右侧是输出引线，顶部和底部是 +V 和 -V 电源引线。与另一个示例一样，所有电压均以电路的接地点为参考。请注意，一个输入引线用 (-) 标记，另一个用 (+) 标记。因为差分放大器会放大两个输入之间的电压差，所以每个输入都会以相反的方式影响输出电压。考虑以下电压增益为 4 的差分放大器的输入/输出电压表：

(+) 输入端越来越正的电压趋于驱动输出电压更正，(-) 输入端越来越正的电压趋向于驱动输出电压更负。同样，(+) 输入上越来越负的电压也倾向于驱动负输出，而 (-) 输入上越来越负的电压正好相反。由于输入和极性之间的这种关系，(-) 输入通常被称为反相 输入和 (+) 作为 同相 输入。将差分放大器视为由敏感电压表控制的可变电压源可能会有所帮助，例如：

请记住，上图只是一个模型 有助于理解差分放大器的行为。它不是其实际设计的现实示意图。 “G”符号代表一个电流计，一个灵敏的电压表运动。连接在 +V 和 -V 之间的电位计在输出引脚（参考直流电源的一侧）提供可变电压，该可变电压由电流计的读数设置。必须理解，任何由差分放大器输出供电的负载都从直流电源（电池）获得电流，而不是输入信号。输入信号（到检流计）仅控制 输出。这个概念起初可能会让刚接触放大器的学生感到困惑。周围有所有这些极性和极性标记（- 和 +），很容易混淆，不知道差分放大器的输出是什么。为了解决这种潜在的混淆，请记住以下简单规则：

输入输出极性的关系

当差分的极性 电压与反相和同相输入的标记匹配，输出将为正。当差分电压的极性与输入标记冲突时，输出将为负。这与基于输入电压极性的数字电压表显示的数学符号有些相似。电压表的红色表笔（通常称为“正极”表笔，因为红色在电子线路中与电源正极的流行联系在一起）比黑色更正极，仪表将显示正电压数字，反之亦然：

就像电压表只会显示之间的电压 它的两条测试线，一个理想的差分放大器只放大其两个输入连接之间的电位差，而不是任何一个连接与地之间的电压。差分放大器的输出极性，就像数字电压表的符号指示一样，取决于两个输入连接之间差分电压的相对极性。

差分放大器的用途

如果此放大器的输入电压代表数学量（如模拟计算机电路中的情况）或物理过程测量（如模拟电子仪表电路中的情况），您可以看到诸如差分放大器之类的设备如何很有用。我们可以用它来比较两个数量以查看哪个更大（通过输出电压的极性），或者我们可以比较两个数量之间的差异（例如两个罐中的液位）并发出警报（基于放大器输出的绝对值）如果差异变得太大。在基本的自动控制电路中，被控制的量（称为过程变量 ) 与目标值（称为 setpoint )，并根据这两个值之间的差异来决定如何行动。电子控制这种方案的第一步是用差分放大器放大过程变量和设定点之间的差异。在简单的控制器设计中，该差分放大器的输出可直接用于驱动最终控制元件（如阀门）并使过程合理地接近设定值。

评论：

• 电子放大器的“速记”符号是一个三角形，宽端表示输入端，窄端表示输出端。为简单起见，图中通常省略了电源线。
• 为了促进放大器的真正交流输出，我们可以使用所谓的分离 或 双 电源，两个直流电压源串联，中间点接地，对地提供正电压（+V），对地提供负电压（-V）。像这样的分体式电源经常用于差分放大器电路。
• 大多数放大器都有一个输入和一个输出。 差分放大器 有两个输入和一个输出，输出信号与两个输入之间的信号差成正比。
• 差分放大器的电压输出由以下等式确定：Vout =AV(Vnoninv - Vinv)

相关工作表：

• 基本运算放大器工作表