第2节 单端和差分放大器 (修订中)
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为了便于绘制复杂的电路图，电子放大器通常用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 - 接地 (opens new window)_的公共连接为参考。通常（但并非总是如此！），直流电源的一个极（正极或负极）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：
# 1. 放大电路的作用
无需分析放大器的实际晶体管 (opens new window)设计，您就可以轻松辨别整个电路的功能：获取输入信号 (V in )，对其进行放大，然后驱动负载电阻 (R load )。要完成上述原理图，最好指定该放大器的增益（A V、 A I、 A P）和 Q（偏置）点以进行任何所需的数学分析。
如果放大器需要能够向负载输出真正的 AC 电压（极性反转），则可以使用分离式 DC 电源，从而将接地点电气“居中”在 +V 和 -V 之间。有时，分离式电源配置称为_双_电源。
放大器的整体电压仍为 30 伏，但使用分压直流电源，负载电阻器两端的输出电压现在可以从理论最大值的 +15 伏摆动到 - 变压器 (opens new window)）耦合。该放大器输出在截止和饱和之间的峰峰值幅度保持不变。
# 2. 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的普通放大器（通常称为_单端_放大器）不同，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 (opens new window)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，在右侧可以看到输出引线，在顶部和底部可以看到 +V 和 -V 电源引线。与另一个示例一样，所有电压都以电路的接地点为参考。请注意，一根输入引线标有 (-)，另一根标有 (+)。因为差分放大器放大了两个输入之间的电压差，所以每个输入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：
(+) 输入上越来越正的电压倾向于使输出电压更正，而 (-) 输入上越来越正的电压倾向于使输出电压更负。同样，(+) 输入上越来越负的电压也趋向于驱动输出为负，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，(-) 输入通常称为_反相_输入，(+) 称为_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，如下所示：
请记住，上图只是帮助理解差分放大器行为的_模型。_这不是其实际设计的现实示意图。“G”符号代表检流计，一种灵敏的电压表机芯。连接在 +V 和 -V 之间的电位器在输出引脚（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）获取电流，而不是输入信号。输入信号（至检流计）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 +），很容易混淆并且不知道差分放大器的输出将是什么。为了解决这种潜在的混淆，这里有一个简单的规则要记住：
# 3. 输入输出极性的关系
当_差分_电压的极性与反相和同相输入的标记匹配时，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。这与数字电压表基于输入电压极性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，因为红色通常与电子线路中电源的正极相关联）比黑色更正极，仪表将显示正电压数字，反之亦然：
正如电压表 (opens new window)只会显示其两个测试引线_之间_的电压一样，理想的差分放大器只会放大其两个输入连接之间的电位差，而不是其中任何一个连接与接地之间的电压。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。
# 4. 差分放大器的用途
如果该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（如模拟电子仪器电路中的情况），您可以看到诸如差分放大器之类的设备如何很有用。我们可以使用它来比较两个量以查看哪个更大（通过输出电压的极性），或者我们可以比较两个量之间的差异（例如两个罐中的液位）并标记警报（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_设定值）进行比较_)，并根据这两个值之间的差异来决定如何采取行动。电子控制这种方案的第一步是使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（例如阀门）并使过程合理地接近设定点。
# 5. 总结
- 电子放大器的“速记”符号是三角形，宽端表示输入端，窄端表示输出端。为简单起见，图中经常省略电源线。
- 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连接，中间点接地，提供正电压到地 (+V) 和负电压接地（-V）。像这样的分体式电源经常用于差分放大器电路中。
- 大多数放大器都有一个输入和一个输出。_差分放大器_具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： V out = A V (V noninv - V inv )
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