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一文解析差动放大器电路原理

运算放大器广泛应用于各类型电子产品上面，用来对模拟量信号进行放大或衰减，

使信号幅值达到一个合理的区间，供其它电路进行比较或采样。

差动放大器具有一个普通放大器不具备的优点：可对一个或多个不共地的信号进行

检测，各个被测信号或放大器皆不受非等电位带来的影响，使各个被信号与放大器之间

继续保持着“隔离”特性。但这个这么好的优点却没有被仪器厂家重视。

目前绝大多数的示波器都无法对两个以上不共地信号进行同时检测，甚至只使用单

通道时也无法直接测量非隔离的信号，例如220V市电，或220V整流后的电压，因为

探头的地跟交流电地线是通的，一测就是短路。假如前级采样采用差动放大器电路形式，

此问题迎刃而解了。不过福禄克的示波表倒是支持测量不共地信号，但它是不是用的差

动放大电路，我就没去研究过了。

下图是整流器电压的采样电路，根据科技先躯们的经验，当两输入电阻相等，两反

馈电阻也相等时（姑且把同相端电阻也称为反馈电阻），电路的放大比例为RF/RI，下

图为10/1000，即0.01倍，衰减型电路。

教科书上的公式推导过程我看来看去硬是看不明白，数学没学好是我的硬伤，但我

相信公式是正确的，因为我用我自己的理解方式计算过，也实验过，放大比例确实是

RF/RI，下面我就分享一下我的推导方法，也是各电压点的计算方法，但是要注意的是，

这个计算方法是针对被测信号与放大器不共地的时候用的，在共地的时候计算法又不同，

后面我会讲到。

图中，受测电压为540VDC，上正下负。

我们知道，运放工作在放大区时，正反输入端电压是相等的（理想状态下完全一致，

实际有少许偏差，偏差值由运放品质决定），即虚短，那受测信号的负载电流可以等效

于右图，我们由此计算出受测信号回路电流，540V/2000K=0.27MA，红色箭头为电

流方向，OK。

我们还知道，运放还有虚断特性，即正反输入端的电流几乎为0，可以忽略不计，

那我们就可以断定，流经两输入电阻的电流与流经两反馈电阻的电流是一样的，即4

个电阻的电流都为0.27MA。因此我们可以算出反馈电阻的电压为

0.27MA*10K=2.7V，电流由下往上流，故同相输入端电压为-2.7V，因为虚短，反相

输入端电压也为-2.7V，负反馈电阻电流由左向右流，即电阻电压为左高右低，幅值

2.7V，故输出电压比反向输入端-2.7V还要低2.7V，即-5.4V。

如果用公式计算，放大比例为0.01，540*0.01=5.4V，由于是反相电路，还要加

上负号，即套用公式的算法和我自己的算法算出来的结果是一样的，但我的算法更易懂

（我个人是这认为），并且能算出各点电压，这在维修时可以很快判断出哪个点电压异

常，从而较快发现故障点，提高维修效率。

有朋友说，输出电压等于两输入电压相加（-2.7+（-2.7）=-5.4），这是不是加

法器啊？这其实不是加法器，这个结果只是碰巧，因为这种电路两反馈电阻相同。为了

消除朋友的疑惑，我们看看下图。

我把负反馈电阻由10K改为1K，我们看看发生了什么？受测信号电流没变，两输

入端电压也没变，但输出变了，因为反馈电阻变小了，反馈电阻的电压由2.7V变成

0.27V（0.27MA*1K=0.27V）了，所以输出变成-2.7+（-0.27）=-2.97V了。

所以，输出电压并不一定等于两输入端电压和，当然，但凡用到这种电路的人，都

不轻易改变电路形态，依旧保持两输入电阻，两反馈电阻相等。

上面的计算方法仅对于受测信号与运放不共地的情况下，如果受测信号跟运放大有

直接关系，计算方法跟普通放大器计算方面大致相同。看下图

图中是个电流检测电路，在负载回路中串入一小电阻，由小电阻两端获得微弱信号，

送到差动放大器进行10倍放大。

我们先来计算一下负载电流，12V/5.1Ω=2.35A，负载电阻电压为2.35A*5Ω

=11.76V（四舍五入），采样电阻电压为12-11.76=0.24V，反相放大10倍，结果应

为-2.4V，我们来验证一下。

先来确实同相端电压，负载电阻电压为11.76V，由此