Дифференциальный усилитель

Усилитель — это некий узел или даже целый прибор, который может увеличивать мощность проходящего через него электрического сигнала. Здесь не зря употреблено слово "мощность", так как есть и другие приборы, увеличивающие отдельные показатели тока — его силу или напряжение например, трансформаторы , такие элементы нельзя назвать усилителями. Дифференциальные усилители — это такой вид усилителей, у которых сигнал на выходе соответствует разности потенциалов на входах чаще всего входов два, но очень редко применяются диф.

Дифференциальный усилитель на ОУ. Принцип работы

Электрические схемы на рисунках изображены упрощённо, поэтому следует иметь в виду, что подробности, несущественные для объяснения работы схемы соединения ОУ с цепями питания, блокировочные конденсаторы в цепях питания, цепи частотной коррекции ОУ, конкретный тип применённого ОУ, нумерация выводов ОУ , опущены. Резисторы , используемые в данных схемах, имеют типичное сопротивление порядка единиц-десятков кило ом. Использование резисторов с сопротивлением менее 1 кОм нежелательно кроме тех резисторов, которые не создают нагрузки на выход ОУ , так как они могут вызвать чрезмерный ток выходного каскада ОУ, перегружающий выход ОУ. Резисторы с сопротивлениями более 1 МОм , подключённые ко входам ОУ, вносят повышенный тепловой шум и делают схему менее точной из-за влияния входных токов токов ОУ и дрейфа входных токов. В современной электронике в качестве ОУ в подавляющем большинстве случаев применяются ОУ в монолитном интегральном исполнении , но все рассуждения применимы и для других любых иначе сконструированных ОУ, например, в виде гибридных микросхем. Примечание: математические выражения, приведенные в статье, если не оговорено особо, получены в предположении о том, что операционные усилители являются идеальными.

Многим приложениям требуются специальные дифференциальные усилители, которые достигают как высоких характеристик, так и низкого энергопотребления. Простым решением является использование сдвоенного неинвертирующего прецизионного усилителя с резистивной цепью усиления, однако уровень синфазной составляющей дифференциальных выходов будет зависеть от синфазной составляющей напряжения на входе. На рисунке 1 изображен высококачественный сдвоенный усилитель ADA, включенный как инвертирующий дифференциальный усилитель. Низкий ток потребления мкА на усилитель делает схему идеальной для высокоразрядных систем преобразования данных с низким энергопотреблением. Данная схема сочетает в себе низкие искажения и малый ток потребления.

Иногда возникает необходимость вычесть два сигнала. Классическим примером является измерение тока на резисторе, которое практикуется в различных источниках питания и инверторах, при чтении температуры с термопары или напряжения моста Уитстона. Самый простой способ использовать схему вычитания так называемый дифференциальный усилитель не путать с дифференциатором!