差分放大電路又稱為差動放大電路，當該電路的兩個輸入端的電壓有差別時，輸出電壓才有變動，因此稱為差動。差分放大電路是由靜態工作點穩定的放大電路演變而來的。
積體電路中電路都是用的各種恆流源作偏置，偏置電路中電流都是恆定不變的，所有的引數計算都是圍繞這個恆定的電流。
一 最簡單的恆流源，映象恆流源，如圖
簡單差分放大電路詳解
那麼這個電路是怎麼工作的了，書本教材中介紹是：
電源 vcc通過電阻r1和q2產生乙個基準電流 iref，然後通過映象電流源在q1的集電極得到相應的ic1，作為提供給某個放大器的偏置電流。
ib1 =ib2=ib
ic1 =ic2=ic
═〉ic1 =ic2=iref -2ib=iref-2(ic2/β)
得：ic2≈iref×［1 ÷﹙1+2/β﹚］
當β》2時，可得：
ic2≈iref=［vcc-ube1］÷r
由於輸出恆流ic2和基準電流基本相同他們如同映象的關係所以這種恆流電路稱為映象電流源。
但是我個人覺得從靜態公式來理解，效果不如從動態來理解，這樣會更形象說明問題。
電源vcc接通的一瞬間，電壓加在q2，q1基極產生ib2，ib1，同時也產生ic2，ib1。
ic=βib，ic2流過電阻r1，產生電壓降，一旦這個電壓降大於4.3v，加在q2，q1基極的電壓就不足0.7v。
此時基射之間電壓不足以克服基射之間pn結的內電場，ib2，ib1就會變小，導致ic2，ic1變小，r1的電壓降也會變小。
基極電壓又開始公升高，導致ib2，ib1又開始增加，ic2，ic1增加，以此迴圈，基射之間電壓達到乙個動態平衡，在0.7v附近微小的波動，靜態來看穩定在0.7v。
二 放大器分析
因為分析都是圍繞這個恆定的偏置電流，所以我們必須先計算出這個映象流的電流，我們所有的計算都是建立在電路結構對稱，三極體的引數一致上面。
q5和q7組成映象流，ic5=ic7=(vcc-vee-vbe5)/r4=(10v-0.8v)/4000ω=2.3ma，誤差約為2ib5或者2ib7，從圖也可以看出來q5集電極電流ic7分流了ib5和ib7，ib5=ib7，所以為2ib5或者2ib7。
差分放大電路的分析
1、靜態分析
靜態時ui1 =ui2=0，由於兩管對稱，設ubeq1=ubeq2=ubeq，rb1=rb2=rb，rc1=rc2=rc，由基極-發射極迴路列方程
(1)(2)
則有(3)
通常情況下，rb阻值很小，ibq也很小，所以ibqrb可以忽略不計，發射極靜態電流
4)(5)
2、動態分析
(1)對共模訊號的抑制作用
在差動式放大電路的兩個輸入端加上一對大小相等極性相同的訊號，即ｕi1=ｕi2，這種輸入方式稱為共模輸入。共模輸入訊號用ｕic表示。共模輸入的電路如圖1所示。由於電路引數對稱，δib1=δib2，δic1=δic2，因此集電極電位變化也相等，共模輸入時的輸出電壓
ｕc1=ｕc2=auｕic(6)
ｕoc=ｕc1－ｕc2＝０(7)
這說明差分放大電路對共模訊號有很強的抑制作用，在引數完全對稱的情況下，共模輸出為零。
由於電路引數的理想對稱性，溫度變化時管子的電流變化完全相同，故可以將溫度漂移等效成共模訊號，差分放大電路對共模訊號有很強的抑制作用。
圖1 輸入共模訊號
在圖1中，re對共模輸入訊號起負反饋作用；而且，對於每邊電晶體而言，發射極電阻為2re，阻值越大，負反饋作用越強，集電極電流變化越小，因而集電極電位的變化莫測也就越小，但re不宜過大，因為由式(5)可知，它受電源電壓ucc的限制。為了描述差分放大電路對共模訊號的抵制能力，引入乙個新的引數----共模放大倍數ac，定義為
(8)式(8)中，uic為共模輸入電壓；uoc是uic作用下的輸出電壓。在電路引數理想對稱的情況下，ac=0。
(2)對差模訊號的放大作用
當加在兩個輸入端之間的輸入訊號uid被輸入端對地的電阻分壓，它們各分得uid的一半，但極性相反。即
(9)這相當於在兩個輸入端加上一對大小相等極性相反的訊號，這樣的訊號稱為差模訊號。差模輸入訊號如圖2(a)所示。
圖2 輸入差模訊號
由於ui1=-ui2，又由於電路引數對稱，t1、t2所產生的電流變化大小相等而變化方向相反，即δib1=-δib2，δic1=-δic2，因此集電極電位的變化也是大小相等而變化方向相反，δuc1=-δuc2，這樣得到輸出電壓uo=uc1-uc2=2δuc1，從而實現電壓放大。同時，t1和t2的發射極電流的變化，同基極電流一樣，也是大小相等而變化方向相反，即δie1=-δie2，因此流過電阻re的電流變化δire=-δie1+δie2=0，即re對差模訊號的無反饋作用。也就是說，re對差模訊號相當於短路，因此大大提高了對差模訊號的放大能力。
由於圖2 (a)中電晶體的發射極e點電位在差模訊號作用下不變，相當於接「地」，由於負載電阻的中點電位在差模訊號作用下也不變，也相當於接「地」，因而rl被分成相等的兩部分，分別接在t1管和t2管的c和e極之間，差模訊號作用下的等效電路如圖2 (b)所示。
差模電壓放大倍數
(10)
可見，差模電壓放大倍數等於單管共射極放大電路的電壓放大倍數。 由圖2 (b)可得
(11)
(12)
聯立(10) 、(11) 和(12)三式，可求得aud
(13)
由此可見，雖然差動放大電路用了兩隻電晶體，但它的放大能力只相當於單管共射放大電路。因而差動放大電路是以犧牲乙隻管子的放大倍數為代價，換取抑制溫度漂移的效果。
根據輸入電阻的定義，根據圖2 (b)所示的微變等效電路可知
(14)
根據輸出電阻的定義，根據圖2 (b)所示的微變等效電路可知
(15)
在理想狀態下，即電路完全對稱時差動式放大電路對共模訊號有完全的抑制作用。實際電路中，差動式放大電路不可能做到絕對對稱，這時ｕoc≠0，auc≠0，即共模輸出電壓不等於零，共模電壓放大倍數不等於零。為了衡量差動式電路對共模訊號的抑制能力，將aud與auc之比稱為共模抑制比，用kcmr表示，即
(16)
由上式可以看出，kcmr越大，差動式放大電路放大差模訊號(有用訊號)的能力越強，抑制共模訊號(無用訊號)的能力越強，即kcmr越大越好。理想差動式電路的共模抑制比kcmr→∞。後面我們將討論如何提高共模抑制比。由式(16)可見，在保證aud不變的情況下，降低ac，可以提高kcmr。
射極電阻re越大，對於零點漂移和共模訊號的抑制作用越顯著。但re越大，產生的直流壓降就越大。為了補償re上的直流壓降，使射極基本保持零電位，故增加負電源ｕee，此時，基極電流ｉb可由ｕee提供。當re選得較大時，維持正常工作電流所需的負電源將很高，例如，若選re=100kω，則維持1ma射極電流所需的負電源ｕee競高達200v，顯然是不可取的。為了解決這個問題，可以採用恆流源電路代替射極電阻re，其電路如圖3(ａ)所示。圖中t3管採用分壓式偏置電路，無論t1、t2管有無訊號輸入，ib3恆定，ic3恆定，所以t3管稱為恆流管。其簡化電路如圖3(b)所示。
恆流源的靜態電阻ｕ/i很小，所以不需要太大的ｕee就可以得到合適的工作電流。
圖3 恆流源差分放大電路
在圖3(ａ)中，ｉc3＝ie3，由於ｉc3恆定 ，故ie3恆定，則δie=0，這時動態電阻rd為
(17)
恆流源對動態訊號呈現高達幾兆歐的電阻，rd相當於re，所以，對差模電壓放大倍數aud無影響。對共模訊號有很強的抑制能力，使auc → 0，這時kcmr→∞。實現了在不增加負電源uee的同時，提高了共模抑制比的目的。
(3)任意訊號的分解
任意訊號指：兩個輸入訊號ui1、ui2既非差模訊號又非共模訊號，如圖4(a)所示，可以將這對任意訊號替換成一對共模訊號和一對差模訊號，如圖4 (b)所示。
圖4 任意訊號分解
差模分量：
(18)
共模分量：
(19)
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