在本教程中，我们将了解其中一个重要电路之一模拟电路设计：差分放大器。它本质上是一种电子放大器，它具有两个输入，并放大了这两个输入之间的差异。我们将看到一个差分放大器的工作，计算其增益和CMRR，列出一些重要的特征，并看到一个示例和应用程序。
大纲
介绍
操作放大器是内部差分放大器（其第一阶段），具有其他重要功能，例如高输入阻抗，低输出阻抗等操作放大器基础知识。
差分对或微分放大器配置是模拟集成电路设计中使用最广泛的构件之一。它是每个操作放大器的输入阶段。
差放大器或差分放大器放大两个输入信号之间的差异。操作放大器是一个差分放大器；它具有反相输入和一个非反转输入。但是，操作放大器的开路电压增益太高（理想地是无限），无法无需反馈连接。
因此，实用的微分放大器使用负反馈来控制放大器的电压增益。
差分放大器
下图显示了使用OP放大器的简单微分放大器。在这里，v1是非反转输入电压，v2是反转输入电压和V出去是输出电压。
如果您观察到差放大器的上述电路，则是两者的组合反转放大器和非变形放大器。因此，为了计算差分放大器的输出电压，我们将同时使用反转和非反转输出并将它们添加在一起。
计算输出电压
令v+在非转换端子和V处的电压-成为上述差速器的反相端子的电压放大器电路。我们可以计算V的值+使用潜在的分隔规则。
电阻r1和r2与V形成电压分隔网络1作为输入电压和V+作为输出电压和此V+在非反转端子上应用。所以，
v+= v1（r2/ r1+ r2）
如果v+是非反转端子和G的输入+是非反转放大器的增益，然后是非反转输出v出去+是（谁）给的：
v出去+= v+G+
从上面的电路中，我们可以计算非反转增益g+作为：
G+=（r3+ r4） / r3= 1 +（r4/ r3）
使用V的值+和g+在V的方程式中出去+，我们得到
v出去+= v1（r2/ r1+ r2）（1 +（r4/ r3））
来到反相输出v出去-，我们必须根据反转输入V进行计算2和倒数增益g-。
v出去-= v2G-
从上面的电路中，我们可以计算倒数增益g-作为：
G-= - r4/ r3
所以，v出去-是（谁）给的：
v出去-= v2（ - r4/ r3）
我们都有V出去+和v出去-值。获得最终V出去价值，我们必须添加这些值。
v出去= v出去++ v出去-
v出去= v1（r2/ r1+ r2）（1 +（r4/ r3） - v2（r4/ r3）
这是差分放大器的输出电压。上面的方程式看起来很复杂。因此，为了降低复杂性和简单的方程式，让我们以r3= r1和r4= r2。
如果我们在上述方程式中应用这些值，则输出电压为：
v出去= r2/ r1（v1- v2）= r4/ r3（v1- v2）
现在，从这个方程式，很明显差分电压（v1- v2）乘以增益r2/ r1。因此，它是差分放大器。
计算输出电压的替代方法
现在让我们通过确定OP放大器的反转输入处的电流来计算输出电压。让我们假设差分放大器的以下电路。该电路与前一个电路相似，除了该电路的特殊情况3= r1和r4= r2上一个电路。
首先，我们必须确定在非反转端子处的电压（v+）。我们已经使用电压分隔线规则在先前的推导中对此进行了计算。该值由：
v+= v1（r2/ r1+ r2）
现在，从对操作放大器的基本理解来看，我们可以说没有电流进出OP放大器输入终端。因此，电流进入倒数端子I1与离开终端I的电流相同2。
我1= i2
使用此规则作为参考，我们可以在反转输入终端应用Kirchhoff的现行法律，我们得到：
（v2- v-） / r1=（v-- v出去） / r2
有关操作放大器的另一个重要规则是，它试图将输入端子保持在相同的电压。所以，v+= v-。使用此规则，我们可以替换V-在上面的方程式中，先前计算的V+价值。
替换和执行一些计算后，我们到达：
v出去= r2/ r1（v1- v2）
笔记：在以前的所有计算中，我们都特别为R3= r1和r4= r2。实际上，我们必须考虑比率，即
r3/ r4= r1/ r2
如果使用这种情况，则说电阻在平衡的桥上。
差分放大器的重要参数
现在让我们查看差放大器的一些重要参数。他们是：
- 获得
- 通用模式输入
- 公共模式排斥比（CMRR）
差分放大器增益
差放大器的增益是输出信号的比率和所应用的输入信号的差异。从以前的计算中，我们具有输出电压V出去作为
v出去= r2/ r1（v1- v2）
因此，差分放大器获得了d是（谁）给的
一个d= v出去/（v1- v2）= r2/ r1
通用模式输入
在以前的所有计算中，我们都假设平衡的桥梁条件，即r3/ r4= r1/ r2。要了解微分放大器或差放大器的独特特征，我们必须查看差分模式输入和公共模式输入组件。
差分模式输入vDM和公共模式输入v厘米由：
vDM= v1- v2
v厘米=（v1+ v2） / 2
重新安排上述两个方程式，我们得到
v1= v厘米+ vDM/ 2和V2= v厘米- vDM/ 2
以下电路显示了通用模式输入信号。
由于差放大器仅将差异模式组件放大，因此它忽略了公共模式组件。如果我们将输入绑在一起，则VDM变为0和V厘米是非零值。
但是真正的差分放大器将导致V出去= 0，因为它完全忽略了输入信号的公共模式部分。因此，差分放大器通常在系统的输入阶段使用，以从输入中剥离直流或共同模式噪声。
当电阻形成平衡的桥梁条件时，所有这些计算都是正确的。由于实际差放大器的输出取决于输入电阻的比率，如果这些电阻比不完全相等，则公共模式电压V V厘米不会完全取消。因为几乎不可能完美匹配电阻比，所以可能会有一些通用模式电压。
在存在公共模式输入电压的情况下，给出差分放大器的输出电压为，
v出去= advDM+ aCv厘米
其中vDM是差电压V1- v2
v厘米是公共模式电压（v1+ v2） / 2
一个d和C分别是差异模式和共同模式的增长。
公共模式排斥比（CMRR）
差分放大器拒绝公共模式输入信号的能力以公共模式排斥比（CMRR）表示。差分放大器的共同模式排斥比数学为差分增益的比率（a）d）差分放大器的共同模式增益（aC）。
cmrr = ad/ 一个C
在分贝（DB）方面，CMRR表示为
CMRRD b= 20 log10（| ad/ 一个C|）
对于理想的差放大器，公共模式电压增益为零。因此，CMRR是无限的。
差分放大器的特性
- 高差电压增益
- 低公共模式增益
- 高输入阻抗
- 低输出阻抗
- 高CMRR
- 大带宽
- 低偏移电压和电流
差分放大器作为比较器
差分放大器电路是一个非常有用的OP放大器电路，因为它可以通过与输入电阻并行添加更多的电阻来配置为“添加”或“减去”输入电压。
如下图所示，惠斯通桥差分放大器电路设计如下所示。该电路的行为就像差分电压比较器。
通过将一个输入连接到固定电压，另一个输入连接到热敏电阻（或依赖光电阻器），随着输出电压的线性函数，差分放大器电路检测到高或低的温度（或光强度），电阻桥网络的主动腿发生变化。
通过比较电阻器上的输入电压，也可以使用惠斯通桥差分放大器在电阻桥网络中找到未知的电阻。
使用差分放大器的光激活开关
以下图像中显示的电路充当光依赖性开关，随着落在光依赖性电阻器（LDR）上的光强度超过或落在PRE以下时，它将输出继电器“ ON”或“ OFF”转动。- 在非反转输入端子V处的值2。
电压v2由可变电阻V确定R1。电阻r1和r2充当潜在的分隔网络。固定的参考电压通过R应用于反转输入1和r2。
只需用热敏电阻替换LDR，可以修改同一电路以检测温度变化。通过互换LDR和V的位置R1，可以制作电路以检测黑暗或光线（或者在热敏电阻时热或冷）。
差分放大器示例
确定300 µV和240 µV的输入电压的差分放大器的输出电压。放大器的差异增益为5000，CMRR的值为
（i）100
（ii）105
给定数据的差分放大器表示如图所示。
对于CMRR = 100：
cmrr = ad/ 一个C
100 = 5000 / AC
所以，C= 50
差模式电压VDM
vDM= v1- v2= 300 µV - 240 µV = 60 µV
通用模式电压V厘米
v厘米=（v1+ v2） / 2 = 540 µV / 2 = 270 µV
输出电压v出去
v出去= advDM+ aCv厘米
= 5000 x 60 µV + 50 x 270 µV
v出去= 313500 µV = 313.500 mV
对于CMRR = 105：
一个C= ad/ cmrr = 5000 /105= 0.05
v出去= advDM+ aCv厘米= 5000 x 60 µV + 0.05 x 270 µV
v出去= 300013.5 µV = 300.0135 mV
笔记：为了理想的差放大器或差分放大器，C为0。因此，输出只是一个dvDM，导致V出去= 5000 x 60 µV = 300 mV。
差分放大器摘要
- 一个差分放大器，也称为差放大器，是一种非常有用的操作到AP-AMP配置，可以放大所施加的输入电压之间的差异。
- 差分放大器是反转和非反转放大器的组合。它使用负反馈连接来控制差电压增益。
- 放大器的差电压增益取决于输入电阻的比率。因此，通过仔细选择输入电阻，可以准确控制差放大器的增益。
- 理想差分放大器的共同模式增益为零。但是，由于实际电阻值不匹配，将有很小的公共模式电压和有限的共同模式增益。
- 通过适当修改输入端子处的电阻连接，可以制定差放大器来添加，减去和比较所应用的输入电压级别。
2个回应
如果在衍射放大器中，电阻R1 = R4该怎么办呢？和R3 = RF被采用，然后根据电阻器而变化的输出增益会改变吗？给我你的解释
与单个力量搭配使用？在本文中没有提及供应...