單片差分放大器是集成電路，包含一個運算放大器（運放）以及不少于四個采用相同封裝的精密電阻器。對需要將差分信號轉換成單端信號同時抑制共模信號的模擬設計人員而言，它們是非常有用的構建塊。例如，圖1所示的INA134目的是用作適合差分音頻接口的線路接收器。
圖1：INA134差分線路接收器的簡化內部原理圖
雖然大多數設計人員都感覺這種簡單的構件塊用起來非常輕松愜意，但筆者還是發現在使用它們時有一個方面經常被忽視：差分放大器的兩個輸入端具有不同的有效輸入電阻。筆者所說的“有效輸入電阻”指的是由內部電阻器阻值和運放的運行產生的輸入電阻。
圖2展示了INA134的典型配置，具有標記的輸入電壓和電流以及內部運放輸入節點處的電壓。
圖2：用于差分放大器有效輸入電阻分析的相關電壓和電流
對于每個輸入端，方程式1均將有效輸入電阻詮釋為：
讓我們先從比較容易的部分開始：同相輸入端。看圖2中的示意圖，您會發現R3和R4是串聯的。假設沒有電流進入或離開運放輸入端，那么方程式2計算出的有效輸入電阻僅為：
現在，讓我們聚焦反相輸入端。回想一下理想的運放規則：運放的兩個輸入端應始終處于相同的電勢（方程式3）：
您還可看到R3和R4在同相輸入端形成了一個分壓器。方程式4計算出的運放同相輸入端（VP）電壓為：
這為什么很重要呢？哦，因為該電壓可部分決定反相輸入端的有效輸入電阻。考慮到通過R1的電流（IIN（N））等于跨R1的電壓除以其電阻（方程式5）：
返回到方程式1，用方程式5代替輸入電流，您可得出方程式6 —— 一個可計算出反相輸入電阻的通用方程：
既然您知道反相輸入端的電壓（VN）將等于同相輸入端的電壓（VP），您就可用方程式4代替方程式6中的VN，得出方程式7：
注意，反相輸入端的有效輸入電阻實際上取決于兩個輸入端電壓的比率。要了解這如何能影響您的應用，請考慮一個例子：在音頻線路接收器應用里使用的INA134，其中兩個輸入端的電壓幅值相等但極性相反（方程式8）：
回過頭看一下方程式2，同相輸入端的有效輸入電阻是相當簡單的：
不過，兩個輸入端電壓的反相關系會對反相輸入端的有效輸入電阻產生重大影響（方程式9）：
反相輸入端的有效輸入電阻是同相輸入端有效輸入電阻的三分之一。因此，在選擇輸入耦合電容器和濾波電路時，您必須考慮到反相輸入端的阻抗較低。此外，任何驅動差分放大器輸入端的放大器必須能驅動反相輸入端較低的阻抗。
采用簡單的電路，往往是其運行的最基本方面會在實驗室中惹出麻煩。因此，請勿忽視顯而易見的東西！ |
