1、什么是差分信號？為什么要用差分信號？

兩個(gè)芯片要通信，我們把它們用一根導線(xiàn)連接起來(lái)，一個(gè)傳輸1，另一個(gè)接受1，一個(gè)傳輸0，另一個(gè)接受0，不是很好嗎？為什么還要搞其他的花花腸子。

 

因為有干擾，各種各樣的干擾，比如溫度，電磁輻射等等，這些干擾使得傳輸的1不再是理想的1，傳輸的0也不再是理想的0，但是這些干擾幾乎都有一個(gè)共同的特點(diǎn)，就是它對這條導線(xiàn)的干擾和它對這條導線(xiàn)附近導線(xiàn)的干擾是一樣的。

 

利用這個(gè)特點(diǎn)，我們用兩個(gè)導線(xiàn)傳輸信號，一條導線(xiàn)傳輸我們要傳輸的信號1010，另一條導線(xiàn)傳輸和他相反的信號0101，在接收端，我們把這兩個(gè)信號做差，那么就會(huì )接收到1 -1 1 -1這樣的信號，再通過(guò)電平轉換或其他的手段就可以恢復出1010這個(gè)我們要傳輸的信號。干擾在做差的過(guò)程中被消除掉了。

 

 

2、差分放大電路基本結構

所有的電子元器件的特性都會(huì )受到溫度的影響，其中半導體材料受到影響的程度最大。對于PN結來(lái)說(shuō)，溫度系數為-2.5mV/°C，表示溫度每升高1°C，二極管或三極管的管壓降就會(huì )降低2.5mV，可以想象，溫度高到一定程度的時(shí)候，二極管的正向導通反向截止的特性也就不存在了，所有的半導體都無(wú)法正常工作了。

 

在共射放大電路中，電路基礎：Lec16-共射放大電路的設計，溫度的變化會(huì )產(chǎn)生三極管基極和發(fā)射極之間電壓的變化△Ube，這種現象成為“溫漂”。

 

利用差分信號的思想，我們建立上面電路圖，輸入端（Ui1-Ui2），輸出端（Uo1-Uo2），就可以解決溫漂的問(wèn)題。溫漂干擾在做差的過(guò)程中被消除掉了。

 

3、長(cháng)尾式差分電路

一個(gè)更實(shí)用的設計是采用長(cháng)尾式差分電路，如圖所示，這個(gè)電路可就厲害了，它可以

 

 

單端輸入，單端輸出，放大倍數是普通共射放大電路的1/2倍。單端輸入，差分輸出，放大倍數是普通共射放大電路的1倍。差分輸入，單端輸出，放大倍數是普通共射放大電路的1。差分輸入，差分輸出，放大倍數是普通共射放大電路的2。這個(gè)電路之所以強大，是因為當溫度變化時(shí)，產(chǎn)生了△Ube，但是它通過(guò)引入一個(gè)恒流源補償△Ube，從而使Re兩端的電壓保持不變，這樣流過(guò)Re的電流也不變，導出流過(guò)Rc的電流不變，最終輸出的Vo不變。

 

其中，ui表示輸入信號，ube表示三極管基極和集電極之間的電壓差，它是溫度的函數?，F在我們只考慮溫漂，ui保持不變。只看溫度變化對輸出的影響。對這個(gè)式子兩端求導可得下式，這個(gè)式子表明溫漂引起的△Ube會(huì )被△Ve所補償。

 

長(cháng)尾式差分電路的仿真結果如下，從結果可以看出當單端信號輸入時(shí)，單端輸出的放大倍數是普通共射放大電路的1/2。放大倍數可以利用公式1對Ui求導推出，這里不再推導。