一些半导体公司最近几年开端供给全差分扩大器了，但这种扩大器使用在顶级电子设备现已有几十年了。这些差分扩大器在输入端和输出端都是差分的，输出规模也得以加倍扩大。它们的输入和输出端口都是关闭途径，没有公共接地节点。与地阻隔可改善波形质量。由于坚持了输入和输出电路回路自身的完整性，接地仅对静态剖析和共模规模才显得重要。
电子设备的抢先技能
尽管电子职业没有Indy 500或Grand Prix这样的严重赛事来现场测验新的概念车，但电子产品的开发也有自己的测验场所。例如，在第二次世界大战期间，麻省理工学院的辐射试验室在雷达研制方面取得了一些超卓的效果。乃至直到今日，人们依然很仰慕那个年代的“Rad Lab”文献，其间包含一些电子产品所采用的理论著作。再前期的比如还有在RCA开发电视的Vladimir Zworykin提出的理论。这是一个真实的技能打破，彻底不同于如今产品的渐进式改善。
在20世纪50年代，泰克(Tektronix)公司具有一帮极具立异精力的工程师，包含Howard Vollum、Jack Murdock、Cliff Moulton、John Kobbe(JK触发器便是他创造的)，以及Bill Polits等。他们不光开发出了可在试验室里运用的阴极射线示波器，而且营建出了最激励人的抱负技能开发环境。在由技能立异驱动的示波器市场上，一度赢得超越70%的市场份额，其成功的底子就在于先进的工程技能。由于创始人自身便是很有创造创造力的工程师，泰克是一家典型的工程导向、鼓舞构思立异的企业。
Tek和HP(现为Keysight)是测验和丈量(T&M)仪器公司的出色模范，而高功能丈量仪器则是电子职业的“赛道”。究竟，为了丈量所开发电路的功能特征，丈量仪器电路自身必需求满足好。成果，在T&M设备中发现了许多风趣的电路，而差分扩大器便是其间的一个。
示波器内的差分扩大器
示波器运用全差分扩大器现已有几十年啦(为什么它们需求这么长期才成为商用IC呢?)，它们一般可见于笔直扩大器中，探头电压按准确增益扩大，然后将扩大的波形使用于CRT的笔直偏转板。除了榜首级(一般由接地参阅探头驱动)外，它们都是全差分扩大器。
为了演示，咱们来看看Tek T935A 35 MHz示波器的笔直扩大器的，尽管现在现已过期，但它在20世纪70年代可是最先进的，而且本钱低价。
图1：输入缓冲扩大器级。
图1中的输入缓冲扩大器级是从手册上扫描的。(趁便说一句，旧的Tek“运用说明书”中的电路图可真是艺术作品，是今日的CAD图纸比不了的，这便是科技进步的价值!)
榜首级由JFET Q4222A和B组成。探头波形输入到Q4222B的栅极。它与下方的另一个JFET构成x1缓冲扩大器，输入和输出之间的偏移电压挨近零。这是经过运用匹配的JFET，并将下面的JFET作为电流源来完结的。其栅极连接到-8V电源，R4225(源极的20Ω电阻)两头的电压VGS对应其上方JFET中流过的漏极电流。JFET是匹配的，在相同的电流下，上方的JFET具有相同的VGS。因而，相应的20Ω电阻R4224的下端电压与输入栅极电压相同，并将JFET偏置在零TC作业点。上方的JFET的电流跟着Q4232的基极电流稍微添加，可是很小，匹配是满足的。
该扩大器在第二级驱动全差分扩大器，由Q4232和Q4234组成。只要上方的BJT(Q4232)需求由扩大的波形驱动，而下方的输入在Q4234的基极，动态(沟通)接地到示波器探头电路接地端，然后完结输入电路的回来。由于笔直扩大器(与一切扩大器相同)具有输入偏移差错，未运用的输入可用于输入偏移差错调整，这在示波器术语中叫直流平衡。平衡表明示波器扩大器是高差分的，有必要使扩大器的两边在相同的静态(直流)条件下作业。
第二级的输出也是差分的。该级仅是一个发射极跟从器，没有电压增益，但需求向JFET缓冲器供给高输入阻抗，并以低阻抗驱动第三级。换言之，它为下一级供给了一个电压源。但是，在其差分输出端，输入波形没有到达差分平衡，由于发射极跟从器之间没有增益相互作用，而且它们之间没有发生输入波形的割裂。第二级仅在有2个输入和2个输出时才是差分的。在没有电压增益的情况下，输入差分电压等于输出差分电压。
延迟线的后边三级如图2所示，这是同一个扩大器的连续。
图2：延迟线的后边三级。
Q4258和Q4268组成一个全差分扩大器级，共用发射极电阻R4254，这是一个阻值为63.4Ω、差错为1%的电阻。电阻R4257和R4267连接到-8V电源，比R4254大得多，挨近BJT发射器的电流源。
上方Q4258 BJT基极的波形经过发射极电路分隔，并与下方Q4268 BJT共用(差不多各占一半)，因而在负载电阻上呈现平衡波形，具有相同的起伏和相反的极性。假如将R4254或RE分红两个值为RE/2的串联电阻，那么它们的中点将是平衡输入差分扩大器的“虚地”空节点。在此级，输入波形起伏的一半(仅使用于上方BJT)将呈现在空节点处。
下一级(Q4274，Q4284)是一个互补共源共栅扩大器的后半部分——共基极。它是彻底差分的，终究的共集电极(Q4276，Q4286)也是如此。
级增益
要核算互补共源共栅级的差分电压增益，请注意Q4274和Q4284的发射极增量(或小信号)电阻(分流均为825Ω的电阻R4271和R4281)要小得多，因而大多数ΔIC(即来自Q4258和Q4268的增量电流)流经Q4274和Q4284，在负载电阻R4273和R4283(均为499Ω)两头发生电压。825Ω电阻的意图是为共基级供给发射极偏置电流。级增益主要由集电极负载电阻和发射极电阻R4254决议：
其间上下电压由下标u和l表明。它们的差异在于输入和输出差分电压。扩大器的上侧和下侧都会影响总增益，所以在Av的BJT增益前面x2。由于RE(R4254)十分挨近BJT的动态发射极电阻re，所以更好的增益近似是在增益方程的分母中将RE添加2 x re，其间：
Av≅-12.9，每个BJT的发射极电流为3.72mA。负载电阻下一级输入阻抗的加载以及两个共源共栅BJT的电流损耗α被疏忽。你觉得扩大器设计师想要取得-10的增益吗?
结语
全差分单片扩大器现已问世多年，例如ADI AD8138，用于驱动高分辨率ADC和其它高功能(高速和高精度)扩大器使用。其实，它们的前身现已在示波器中运用了几十年。丈量仪器电路中是否还有其它好的单片扩大器产品或许被半导体公司发掘出来?
