差分放大器对干扰噪声抑制

差分电路的优点是能够使交流哼声和噪声明显地减少。线的交流哼声，是技术普遍的问题，特别对高增益放大器，50Hz的电力网络发射出能被敏感的电子线路接收的信号。如果，交流哼声同时加到两个输入端，它不影响差动输出。

图13－4说明哼声是如何影响有用信号，哼声和噪声可能比有用的信号更强，使有用信号变差。

图13－5显示一个含有噪声差动信号。注意，加到两个输入端的哼声信号的相位和幅度是相同的，称作共模信号。在差分放大器中共模信号被极大地抑制。

在图13－3中，如果共模信号以同一方向加在两个输入端。例如两个输入端都加正向信号，这样两个晶体管导通程度增加。当放大器用一个发射极电阻偏置时，两个晶体管导通程度是一样的。因此两个晶体管的集电极电压有些减少。但集电极电压的变化量比用等值的差动信号输入产生的集电极电压的变化小很多。说明放大器对共模信号的增益比差动信号增益小。图13－5显示，含有同相交流哼声的差动信号加于差分放大器的两个输入端，它的输出端没有共模信号。

如果在图13－3中的发射极电阻用恒流源代替，两个输入端加上一个共模信号时，晶体管保持同样电流。因为电流不变，两个集电极电压都不变。理想情况下，输入共模信号时，输出信号是零。这种理想情况不会出现，因为这就要求晶体管和电阻绝对的对称。同样，理想的恒流源也是不存在的，在共模信号输入时，电流总要发生轻微的变化。

实际上，差分放大器不是完全对称的。例如两个晶体管的增益稍微有些不同。这意味着输出端有一些共模信号。对共模信号的抑制能力被称作共模抑制比(CMRR)：

CMRR＝ A u(dif) /Acm

这里 Au(dif)＝放大器对差动信号单端输出的电压增益（通常差分放大器的增益指单端输出）

Acm=放大器对共模信号单端输出的电压增益

假设共模输入UCMin=1V，输出UCMo0.05V。共模电压增益是：

Acm = 0.05V /1V = 0.05

同样，假设差动输入Udin =0.1V，输出Udo =10V。差动电压增益是：

Au(dif) =Udo/Udin＝ 10V /0.1V = 100

放大器的共模抑制比是： CMRR＝100/0.05 =2000

放大器对差动信号的放大倍数是共模信号的放大倍数的2000倍。共模抑制比常常用分贝单位：

CMRR（dB）＝ 20×log 2000= 66dB

例1

放大器的差动增益是30dB，共模增益是－26dB。此放大器的共模抑制比是多少?

当差动增益和共模增益用分贝表示时，共模抑制比可以用减法来计算。

CMRR＝ 30dB－（－26）dB＝56dB

某些差分放大器的共模抑制比超过100dB。它们能有效地抑制共模信号。