Bisher haben wir nur einen der Operationsverstärker-I / Ps verwendet, um eine Verbindung zum Verstärker herzustellen. Die beiden Eingänge des Operationsverstärkers werden als invertierender oder nicht invertierender Anschluss bezeichnet. Diese Anschlüsse werden verwendet, um eine E / A zu verstärken, wobei der gegenüberliegende Eingang mit Masse verbunden ist. Wir sind jedoch in der Lage, Signale gleichzeitig an jeden der Eingänge anzuschließen und gleichzeitig eine andere übliche Form einer Operationsverstärkerschaltung zu entwerfen, die als Differenzverstärker bezeichnet wird. Es wird grundsätzlich als Baustein eines Operationsverstärkers verwendet, der als bezeichnet wird Operationsverstärker (Operationsverstärker) . Die Hauptfunktion des Differenzverstärkers besteht darin, die Änderungen zwischen zwei I / P-Spannungen zu verstärken. Überwindet jedoch jede Spannung, die den beiden i / ps gemeinsam ist. Dieser Artikel gibt einen Überblick über den Differenzverstärker mit seinen mathematischen Ausdrücken.
Differenzverstärker
Was ist ein Differenzverstärker?
Alle Operationsverstärker (Operationsverstärker) sind aufgrund ihrer Eingangskonfiguration Differenzverstärker. Wenn das erste Spannungssignal an den Eingangsanschluss und ein anderes Spannungssignal an den gegenüberliegenden Eingangsanschluss angeschlossen wird, ist die resultierende Ausgangsspannung proportional zur Differenz zwischen den beiden Eingangsspannungssignalen von V1 und V2. Die Ausgangsspannung kann gelöst werden, indem jeder I / P-Internat mit 0 V Masse verbunden wird Superpositionssatz .
Operationsverstärker als Differenzverstärker
Ein Operationsverstärker ist ein Differenzverstärker mit einer hohen I / P-Impedanz, einer hohen Differenzialmodusverstärkung und einer niedrigen O / P-Impedanz. Wenn die negative Rückkopplung an diese Schaltung angelegt wird, kann eine erwartete und stabile Verstärkung aufgebaut werden. Normalerweise umfassen einige Arten von Differenzverstärkern verschiedene einfachere Differenzverstärker. Beispielsweise werden häufig ein Volldifferentialverstärker, Instrumentenverstärker und ein Isolationsverstärker für verschiedene Operationsverstärker gebaut.
Operationsverstärker als Differenzverstärker
- Der Differenzverstärker wird als Serien-Gegenkopplungsschaltung unter Verwendung eines Operationsverstärkers verwendet
- Normalerweise wird ein Differenzverstärker als Lautstärkeregelung und automatische Verstärkungsregelschaltung verwendet
- Einige der Differenzverstärker können für AM verwendet werden ( Amplitudenmodulation ).
Intern verwenden hier viele elektronische Geräte Differential Verstärker . Der ideale Differenzverstärker o / p ist gegeben durch
Vout = Anzeige (Wein + -Wein-)
In der obigen Gleichung ist A die Differenzverstärkung und Vin + und Vin- sind die i / p-Spannungen. In der Praxis ist die Verstärkung für die Eingänge nicht gleich. Wenn zum Beispiel die zwei i / p-Spannungen gleich sind, ist der o / p nicht Null. Ein genauerer Ausdruck für einen Differenzverstärker umfasst einen zweiten Term.
In der obigen Gleichung ist 'Ac' die Gleichtaktverstärkung des Differenzverstärkers. Wenn diese Verstärker häufig verwendet werden, um Spannungen vorzuspannen oder Rauschen auf Null zu setzen, die bei beiden i / ps auftreten, ist normalerweise eine niedrige Gleichtaktverstärkung erwünscht.
Das CMRR ist nichts anderes als ein Gleichtaktunterdrückungsverhältnis. Die Definition des MMR lautet: Es ist das Verhältnis b / n Differenzmodusverstärkung und eine Gleichtaktverstärkung. Es gibt die Kapazität des Verstärkers an, um Spannungen, die beiden i / ps gemeinsam sind, genau aufzuheben . Das CMMR ist definiert als
In einem idealen Differenzverstärker ist Ac Null und (CMRR) unendlich.
Berechnung der Übertragungsfunktion des Differenzverstärkers
Das T / F des Differenzverstärkers wird auch als Differenzverstärker bezeichnet, und die Übertragungsfunktion der Differenzverstärkergleichung ist unten gezeigt
Vout = v1.R2 / R1 + R2 (1 + R4 / R3) -V2.R4 / R3
Die obige Formel bezieht sich nur auf einen Operationsverstärker im Leerlauf, der eine große Verstärkung (als unendlich betrachtet) und einen kleinen I / P-Offset (als Null betrachtet) aufweist. Zum Beispiel liegen in der folgenden Schaltung die I / P-Spannungspegel bei einigen Volt und der Eingangsversatz des Operationsverstärkers beträgt Millivolt. Dann können wir ihn als Null betrachten, indem wir den I / P-Versatz vernachlässigen.
Leerlauf-Operationsverstärker
Die Übertragungsfunktion des Differenzverstärkers leitet sich aus dem Überlagerungssatz ab, der besagt, dass in einer linearen Schaltung die Wirkung aller Quellen die algebraische Summe der Wirkungen jeder Quelle ist, die einzeln genommen werden. Wenn wir in der obigen Schaltung V1 entfernen und kurzschließen, wird die O / P-Spannung berechnet. Entfernen Sie auf die gleiche Weise V2. Die O / P-Spannung des Differenzverstärkers ist die Summe der beiden O / P-Spannungen.
Operationsverstärker ohne V1 und R1
Entfernen wir R1 und V1 in der folgenden Schaltung. Denn im ersten Stromkreis floss ein Strom durch ihn. Erden Sie also den Widerstand R1. Wenn wir den Stromkreis beobachten, wird er zu einem Wechselrichter. Dieser nichtinvertierende I / P-Anschluss der Schaltung ist über die Widerstände R1 und R2 mit dem Erdungsanschluss verbunden. Dann ist der Vout
Vout2 = -V2. (R4 / R3)
Lassen Sie uns nun R3 erden und V2 entfernen, wie in der folgenden Schaltung gezeigt.
Nicht invertierender Verstärker
Diese Schaltung ist ein nicht invertierender Verstärker, und für einen idealen Operationsverstärker ist Vout eine Funktion von V, dh der Spannung, die am nicht invertierenden Anschluss des Operationsverstärkers mit Masse verbunden ist
Vout1 = V. (1 + R4 / R3)
Die Widerstände R1, R2 sind ein Dämpfungsglied für V1, so dass das V wie in der folgenden Gleichung bestimmt werden kann.
V = V1.R2 / R1 + R2
Durch Einsetzen der Gleichung V in die Gleichung von Vout wird es dann
Vout1 = V1.R2 / R1 + R2 (1 + R4 / R3)
Jetzt haben wir Vout1 und Vout2, gemäß dem Überlagerungssatz ist Vout die Summe von Vout1 & Vout2
Die obige Gleichung ist die Übertragungsfunktion des Differenzverstärkers.
Differenzverstärker mit Wheatstone Bridge
Die typische Differenzverstärkerschaltung wird jetzt zu einem Differenzspannungskomparator, indem eine I / P-Spannung mit einer anderen verglichen wird. Hier ist beispielsweise ein Eingang mit einer festen Spannungsreferenz verbunden, die auf einem Schenkel der Widerstandsbrücke n / w eingerichtet ist, und ein anderer Eingang entweder mit einem „ Lichtabhängiger Widerstand 'Oder' Thermistor '. Das Verstärkerschaltung wird verwendet, um entweder niedrige oder hohe Temperaturniveaus oder Licht zu erfassen, wenn die O / P-Spannung eine lineare Funktion der Änderungen im aktiven Zweig der Widerstandsbrücke wird.
Wheatstone Bridge Differenzverstärker
Das ist also alles über die Differenzverstärker Schaltplan und seine Gleichung. Wir hoffen, dass Sie ein besseres Verständnis für die Berechnung der Übertragungsfunktion der Differentialfunktion haben. Darüber hinaus bestehen Zweifel an den Anwendungen des Differenzverstärkers und Elektronikprojekte . Bitte geben Sie Ihre Kommentare im Kommentarbereich unten. Hier ist eine Frage an Sie: Was ist der Hauptunterschied zwischen b / n-Differenzmodus- und Gleichtakt-Eingangssignalen?
