Finora abbiamo utilizzato solo uno degli amplificatori operazionali i / ps per il collegamento all'amplificatore. I due ingressi dell'amplificatore operazionale sono denominati terminale invertente o non invertente. Questi terminali vengono utilizzati per amplificare un i / p con l'ingresso opposto collegato a terra. Tuttavia, siamo in grado di collegare congiuntamente segnali a ciascuno degli ingressi allo stesso tempo progettando un'altra forma comune di circuito op-amp che viene chiamato amplificatore differenziale. È fondamentalmente utilizzato come elemento costitutivo di un amplificatore operazionale chiamato come amplificatore operazionale (op-amp) . La funzione principale dell'amplificatore differenziale è che amplifica le variazioni tra due tensioni i / p. Ma vince qualsiasi voltaggio comune ai due i / ps. Questo articolo fornisce una panoramica dell'amplificatore differenziale insieme alle sue espressioni matematiche.
Amplificatore differenziale
Cos'è un amplificatore differenziale
Tutti gli amplificatori operazionali (amplificatori operazionali) sono amplificatori differenziali a causa della loro configurazione di ingresso. Quando il primo segnale di tensione è collegato al terminale di ingresso e un altro segnale di tensione è collegato al terminale di ingresso opposto, la tensione di uscita risultante è proporzionale alla differenza tra i due segnali di tensione di ingresso di V1 e V2. La tensione di uscita può essere risolta collegando ciascun interno i / p a 0 V utilizzando teorema di super posizione .
Op-Amp come amplificatore differenziale
Un amplificatore operazionale è un amplificatore differenziale che ha un'impedenza i / p elevata, un guadagno di modo differenziale elevato e un'impedenza ridotta. Quando il feedback negativo viene applicato a questo circuito, è possibile costruire un guadagno previsto e stabile. Di solito, alcuni tipi di amplificatori differenziali comprendono vari amplificatori differenziali più semplici. Ad esempio, un amplificatore completamente differenziale, amplificatori per strumentazione e un amplificatore di isolamento sono spesso costruiti per vari amplificatori operazionali.
Op-Amp come amplificatore differenziale
- L'amplificatore differenziale viene utilizzato come circuito di feedback negativo in serie utilizzando un amplificatore operazionale
- Di solito, l'amplificatore differenziale viene utilizzato come circuito di controllo del volume e del guadagno automatico
- Alcuni degli amplificatori differenziali possono essere utilizzati per AM ( modulazione d'ampiezza ).
Internamente, qui ci sono molti dispositivi elettronici che utilizzano differenziali amplificatori . L'amplificatore differenziale ideale o / p è dato da
Vout = Ad (Wine + -Wine-)
Nell'equazione precedente, A è il guadagno differenziale e Vin + e Vin- sono le tensioni i / p. In pratica, il guadagno non è uguale per gli ingressi. Ad esempio, se le due tensioni i / p sono uguali, l'o / p non sarà zero. Un'espressione più accurata per un amplificatore differenziale comprende un secondo termine.
Nell'equazione precedente 'Ac' è il guadagno di modo comune dell'amplificatore differenziale. Quando questi amplificatori sono usati frequentemente per polarizzare le tensioni o annullare il rumore che appare su entrambi i / ps., Di solito si desidera un guadagno di modo comune basso.
Il CMRR non è altro che il rapporto di reiezione di modo comune, la definizione di MMR è, è il rapporto b / n guadagno di modo differenziale e un guadagno di modo comune, specifica la capacità dell'amplificatore di annullare esattamente le tensioni comuni a entrambi i / ps . Il CMMR è definito come
In un amplificatore differenziale ideale, Ac è zero e (CMRR) è infinito.
Calcolo della funzione di trasferimento dell'amplificatore differenziale
Il T / F dell'amplificatore differenziale è anche chiamato amplificatore differenziale e la funzione di trasferimento dell'equazione dell'amplificatore differenziale è mostrata di seguito
Vout = v1.R2 / R1 + R2 (1 + R4 / R3) -V2.R4 / R3
La formula sopra si riferisce solo a un amplificatore operazionale inattivo che ha un guadagno elevato (considerato infinito) e l'offset i / p è piccolo (considerato zero). Ad esempio, nel circuito seguente i livelli di tensione i / p sono intorno a pochi volt e l'offset di ingresso dell'amplificatore operazionale è millivolt, quindi possiamo considerarlo zero trascurando l'offset i / p.
Amplificatore operazionale inattivo
La funzione di trasferimento dell'amplificatore differenziale è derivata dal teorema di sovrapposizione, il quale afferma che, in un circuito lineare l'effetto di tutte le sorgenti è la somma algebrica degli effetti di ciascuna sorgente presi singolarmente. Nel circuito sopra, quando rimuoviamo V1 e lo cortocircuitiamo, verrà calcolata la tensione o / p. Allo stesso modo rimuovere V2. La tensione o / p dell'amplificatore differenziale è la somma di entrambe le tensioni o / p.
Op-Amp senza V1 e R1
Consente di rimuovere R1 e V1 nel circuito sottostante. Perché nel primo circuito c'era un flusso di corrente attraverso di esso. Quindi, collegare a terra il resistore R1. Quando osserviamo il circuito, diventa un inverter. Questo terminale i / p non invertente del circuito è collegato al terminale di terra tramite i resistori R1 e R2. Allora il Vout è
Vout2 = -V2. (R4 / R3)
Ora mettiamo a terra R3 e rimuoviamo V2 mostrato nel circuito sottostante.
Amplificatore non invertente
Questo circuito è un amplificatore non invertente e, per un amplificatore operazionale ideale, Vout è una funzione di V, ovvero la tensione collegata a massa al terminale non invertente dell'amplificatore operazionale
Vout1 = V. (1 + R4 / R3)
I resistori R1, R2 sono un attenuatore per V1, quindi la V può essere determinata come nella seguente equazione.
V = V1.R2 / R1 + R2
Sostituendo l'equazione V nell'equazione di Vout, allora diventa
Vout1 = V1.R2 / R1 + R2. (1 + R4 / R3)
Ora abbiamo Vout1 e Vout2, secondo il teorema di sovrapposizione Vout è la somma di Vout1 e Vout2
L'equazione precedente è la funzione di trasferimento dell'amplificatore differenziale.
Amplificatore differenziale che utilizza il ponte di Wheatstone
Il tipico circuito dell'amplificatore differenziale ora diventa un comparatore di tensione differenziale 'confrontando' una tensione i / p con un'altra. Qui, ad esempio, un ingresso è collegato a un riferimento di tensione fisso impostato su una gamba del ponte resistivo n / w e un altro ingresso a un ' Resistenza dipendente dalla luce 'O' Termistore '. Il circuito amplificatore viene utilizzato per rilevare livelli di bassa o alta temperatura o luce poiché la tensione o / p diventa una funzione lineare dei cambiamenti nel ramo attivo del ponte resistivo.
Amplificatore differenziale a ponte di Wheatstone
Quindi, si tratta di amplificatore differenziale schema elettrico e la sua equazione. Ci auguriamo che abbiate una migliore comprensione di come calcolare la funzione di trasferimento della funzione differenziale.Inoltre, eventuali dubbi riguardanti le applicazioni dell'amplificatore differenziale e progetti di elettronica . Si prega di fornire i vostri commenti nella sezione commenti qui sotto. Ecco una domanda per te, qual è la principale differenza tra i segnali di ingresso di modo differenziale b / n e di modo comune.
