電子管差分放大電路設計及優勢解析

2024年3月29日發(作者：冬至要吃什么)

差分放大電路是為解決直流放大器的工作點漂移而出現的。由于集成電路中晶體管的

一致性好，且大電容不易制造，差分電路已成為模擬集成電路中放大電路的主要形式。電

子管差分放大器與晶體管差分放大器原理差不多，但在音頻領域內實際應用并不多。其基

本電路如上圖所示。

當兩個電子管的特性一致時，兩管的屏流相等，兩個輸出端的電壓幅值相等，

相位相反。由于陰極電阻R5的作用，在電子管的柵極輸入信號時，一個管子屏流的增加

必然導致另一個管子屏流的減少，并且增加量與減少量相等，而輸出電壓則是二者之差，

這正是差分電路名稱的由來。

但當電子管的工作點選擇不當時，仍可能出現一個管子的增加量不等于另一個

管子減小量的情況，即放大器出現了失真。當雙端輸出時，失真被抵銷一大部分，而單端

輸出時，失真并不能被抵銷，與單管放大器（工作點相同）差不多。電子管差分放大電路

對管子的配對要求也比較高，兩管一致性越好，電路性能越好。此外還與陰極電阻R5有

關，R5越大，電路性能越好。但陰極電阻大，相應要求負電源電壓高。例如《電子報》

2006年24期《電子管差分放大電路》一文陰極電阻高達68kΩ，若每管屏流為1mA，

則負電源應達－134V）（柵負壓－2V）功耗也增加。為此，也可采用在陰極電路接入恒

流源的方法，如下圖所示，但又增加了電路的復雜性，恒流源除可采用晶體管，也可采用

恒流二極管或電子管，此時，陰極負電壓只需10～20V。

在采用陰極電阻的情況下，電阻大小可用下式計算：

R5＝｜VS｜＋｜VG｜／2I式中VS為陰極負電壓，VG為柵負壓，I為單管屏

極電流。當｜VS｜｜VG｜時，可按R5＝VS2／2I選取電阻。當電阻接入電路后，其直流

負反饋作用可自動提供適宜的柵負壓穩定工作點（工作點可能與原選值略有差異，但不影

響正常工作）。

較之單管放大器，電子管差分放大器有如下優點：

1.省去了陰極旁路電路，電路頻響可至OHz，成為直流放大器，但高端頻響不

變。

2.具有高的共模抑制能力，對共模干擾、噪聲及電源電壓變化不敏感。

3.工作點十分穩定，陰極負電壓越高，工作點越穩定。

4.輸入、輸出均可選擇單端、雙端任意搭配，十分靈活。如可實現單端輸入，

雙端輸出，且輸出大小相等、相位相反的電壓。

但同時也存在固有缺陷：

1.多用了一倍的電子管及元件，且選管配對要求高。

2.必須另設一組單獨的較高質量陰極負電源。若負電源質量不高，反而引入干

擾和噪聲。

3.單端輸入、單端輸出時的尖真與單管放大器差不多，而其放大倍數減少一