Τι είναι το κύκλωμα και η εξίσωση διαφορικού ενισχυτή

Μέχρι τώρα, έχουμε χρησιμοποιήσει μόνο ένα από τα op-amp i / ps για σύνδεση με τον ενισχυτή. Οι δύο είσοδοι του op-amp ονομάζονται τερματικά αντιστροφής ή μη αναστροφής. Αυτοί οι ακροδέκτες χρησιμοποιούνται για την ενίσχυση ενός i / p με την αντίθετη είσοδο συνδεδεμένη στη γείωση. Ωστόσο, είμαστε σε θέση να συνδέσουμε ταυτόχρονα σήματα σε κάθε μία από τις εισόδους, σχεδιάζοντας ταυτόχρονα μια άλλη κοινή μορφή κυκλώματος op-amp που ονομάζεται διαφορικός ενισχυτής. Χρησιμοποιείται βασικά ως δομικό στοιχείο ενός λειτουργικού ενισχυτή που καλείται ως λειτουργικός ενισχυτής (op-amp) . Η κύρια λειτουργία του διαφορικού ενισχυτή είναι, ενισχύει τις αλλαγές μεταξύ δύο τάσεων i / p. Όμως, κατακτά κάθε τάση κοινή στα δύο i / ps. Αυτό το άρθρο παρέχει μια επισκόπηση του διαφορικού ενισχυτή μαζί με τις μαθηματικές του εκφράσεις.

Διαφορικός ενισχυτής

Τι είναι ένας διαφορικός ενισχυτής

Όλοι οι λειτουργικοί ενισχυτές (op-amp) είναι διαφορικοί ενισχυτές λόγω της διαμόρφωσης εισόδου τους. Όταν το πρώτο σήμα τάσης συνδέεται στον ακροδέκτη εισόδου και ένα άλλο σήμα τάσης συνδέεται στον απέναντι ακροδέκτη εισόδου, τότε η προκύπτουσα τάση εξόδου είναι ανάλογη με τη διαφορά μεταξύ των δύο σημάτων τάσης εισόδου των V1 και V2. Η τάση εξόδου μπορεί να λυθεί με σύνδεση κάθε εσωτερικού i / p σε γείωση 0v χρησιμοποιώντας θεώρημα σούπερ θέσης .

Op-Amp ως διαφορικός ενισχυτής

Ένα op-amp είναι ένας διαφορικός ενισχυτής που έχει υψηλή αντίσταση i / p, υψηλό κέρδος διαφορικής λειτουργίας και χαμηλή αντίσταση o / p. Όταν η αρνητική ανάδραση εφαρμόζεται σε αυτό το κύκλωμα, μπορεί να δημιουργηθεί αναμενόμενο και σταθερό κέρδος. Συνήθως, ορισμένοι τύποι διαφορικού ενισχυτή περιλαμβάνουν διάφορους απλούστερους διαφορικούς ενισχυτές. Για παράδειγμα, ένας πλήρως διαφορικός ενισχυτής, ενισχυτές οργάνων και ένας ενισχυτής απομόνωσης κατασκευάζονται συχνά για διάφορους λειτουργικούς ενισχυτές.

Op-Amp ως διαφορικός ενισχυτής

• Ο διαφορικός ενισχυτής χρησιμοποιείται ως κύκλωμα αρνητικής ανάδρασης σειράς χρησιμοποιώντας ένα op-amp
• Συνήθως, ο διαφορικός ενισχυτής χρησιμοποιείται ως κύκλωμα ελέγχου έντασης και αυτόματου κέρδους
• Μερικοί από τους διαφορικούς ενισχυτές μπορούν να χρησιμοποιηθούν για AM ( διαμόρφωση εύρους ).

Εσωτερικά, εδώ υπάρχουν πολλές ηλεκτρονικές συσκευές που χρησιμοποιούν διαφορικό ενισχυτές . Ο ιδανικός διαφορικός ενισχυτής o / p δίνεται από

Vout = Διαφήμιση (Κρασί + -Κρασί-)

Στην παραπάνω εξίσωση, το Α είναι το διαφορικό κέρδος και τα Vin + και Vin- είναι οι τάσεις i / p. Στην πράξη, το κέρδος δεν είναι ίσο για τις εισόδους. Για παράδειγμα, εάν οι δύο τάσεις i / p είναι ίσες, τότε το o / p δεν θα είναι μηδέν. Μια πιο ακριβής έκφραση για έναν διαφορικό ενισχυτή περιλαμβάνει έναν δεύτερο όρο.

Στην παραπάνω εξίσωση 'Ac' είναι το κοινό κέρδος λειτουργίας του διαφορικού ενισχυτή. Όταν αυτοί οι ενισχυτές χρησιμοποιούνται συχνά για να προκαλέσουν τάσεις ή να εξαλείψουν τον θόρυβο που εμφανίζεται και στα δύο i / ps., Είναι συνήθως επιθυμητό ένα χαμηλό κοινό κέρδος λειτουργίας.

Το CMRR δεν είναι παρά κοινός λόγος απόρριψης λειτουργίας, ο ορισμός του MMR είναι, είναι ο λόγος b / n διαφορικό τρόπου λειτουργίας και ένα κοινό κέρδος λειτουργίας, καθορίζει την ικανότητα του ενισχυτή να ακυρώνει ακριβώς τις τάσεις που είναι κοινές και στα δύο i / ps . Το CMMR ορίζεται ως

Σε έναν ιδανικό διαφορικό ενισχυτή, το Ac είναι μηδέν και το (CMRR) είναι άπειρο.

Υπολογισμός της λειτουργίας μεταφοράς διαφορικού ενισχυτή

Το T / F του διαφορικού ενισχυτή καλείται επίσης ως ενισχυτής διαφορών και η λειτουργία μεταφοράς της εξίσωσης διαφορικού ενισχυτή φαίνεται παρακάτω

Vout = v1.R2 / R1 + R2 (1 + R4 / R3) -V2.R4 / R3

Ο παραπάνω τύπος αφορά μόνο έναν αδρανή λειτουργικό ενισχυτή που έχει μεγάλο κέρδος (θεωρείται άπειρος) και η μετατόπιση i / p είναι μικρή (θεωρείται μηδέν). Για παράδειγμα, στο ακόλουθο κύκλωμα τα επίπεδα τάσης i / p είναι περίπου μερικά βολτ και η μετατόπιση εισόδου του op-amp είναι millivolts, τότε μπορούμε να την θεωρήσουμε μηδενική, παραβλέποντας την μετατόπιση i / p.

Λειτουργικός ενισχυτής ρελαντί

Η συνάρτηση μεταφοράς του διαφορικού ενισχυτή προέρχεται από το θεώρημα υπέρθεσης, το οποίο δηλώνει ότι, σε ένα γραμμικό κύκλωμα η επίδραση όλων των πηγών είναι το αλγεβρικό άθροισμα των αποτελεσμάτων κάθε πηγής που λαμβάνεται ξεχωριστά. Στο παραπάνω κύκλωμα, όταν αφαιρούμε το V1 και το βραχυκύκλωμα, τότε θα υπολογιστεί η τάση o / p. Με τον ίδιο τρόπο αφαιρέστε το V2. Η τάση o / p του διαφορικού ενισχυτή είναι το άθροισμα και των δύο τάσεων o / p.

Op-Amp χωρίς V1 και R1

Ας αφαιρέσουμε τα R1 και V1 στο παρακάτω κύκλωμα. Διότι στο πρώτο κύκλωμα υπήρχε ροή ρεύματος μέσω αυτού. Γειώστε λοιπόν την αντίσταση R1. Όταν παρατηρούμε το κύκλωμα, γίνεται μετατροπέας. Αυτός ο ακροδέκτης μη αναστρέψιμου κυκλώματος συνδέεται με τον ακροδέκτη γείωσης μέσω των αντιστάσεων R1 και R2. Τότε ο Vout είναι
Vout2 = -V2. (R4 / R3)
Τώρα ας γειώσουμε το R3 και αφαιρέστε το V2 που φαίνεται στο παρακάτω κύκλωμα.

Ενισχυτής χωρίς αναστροφή

Αυτό το κύκλωμα είναι ένας μη αναστρέψιμος ενισχυτής και για έναν ιδανικό op-amp, το Vout είναι μια συνάρτηση του V, δηλαδή η τάση που συνδέεται με τη γείωση στο μη αναστρέψιμο τερματικό του op-amp
Vout1 = V. (1 + R4 / R3)
Οι αντιστάσεις R1, R2 είναι εξασθενητής για το V1, οπότε το V μπορεί να προσδιοριστεί όπως στην ακόλουθη εξίσωση.
V = V1.R2 / R1 + R2

Αντικαθιστώντας την εξίσωση V στην εξίσωση του Vout, τότε γίνεται
Vout1 = V1.R2 / R1 + R2. (1 + R4 / R3)

Τώρα έχουμε Vout1 και Vout2, σύμφωνα με το υπέρθεμα το θεώρημα Vout είναι το άθροισμα των Vout1 & Vout2

Η παραπάνω εξίσωση αναγνωρίζει τη λειτουργία μεταφοράς του διαφορικού ενισχυτή.

Διαφορικός ενισχυτής χρησιμοποιώντας Wheatstone Bridge

Το τυπικό κύκλωμα διαφορικού ενισχυτή γίνεται πλέον συγκριτικό διαφορικής τάσης με το «Συγκρίνοντας» μία τάση i / p με το άλλο. Εδώ, για παράδειγμα, μία είσοδος συνδέεται με μια ρύθμιση αναφοράς σταθερής τάσης στο ένα σκέλος της αντίστασης γέφυρας n / w και μια άλλη είσοδο είτε σε ένα ' Αντίσταση εξαρτώμενη από το φως 'Ή' Θερμίστορ '. ο κύκλωμα ενισχυτή χρησιμοποιείται για την ανίχνευση χαμηλών ή υψηλών επιπέδων θερμοκρασίας ή φωτός καθώς η τάση o / p γίνεται γραμμική συνάρτηση των αλλαγών στο ενεργό σκέλος της αντίστασης γέφυρας.

Διαφορικός ενισχυτής γέφυρας Wheatstone

Έτσι, όλα αυτά αφορούν το διαφορικός ενισχυτής διάγραμμα κυκλώματος και την εξίσωση του. Ελπίζουμε να έχετε καλύτερη κατανόηση του τρόπου υπολογισμού της λειτουργίας μεταφοράς της διαφορικής λειτουργίας. Επιπλέον, τυχόν αμφιβολίες σχετικά με τις εφαρμογές του διαφορικού ενισχυτή και έργα ηλεκτρονικής . Δώστε τα σχόλιά σας στην παρακάτω ενότητα σχολίων. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, Ποια είναι η κύρια διαφορά b / n διαφορική λειτουργία και σήματα εισόδου κοινής λειτουργίας.