Электроника:Полупроводники/Операционные усилители/Построение дифференциальных усилителей

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Перевод: Макаров В. (valemak) Контакты:</br>* Habr: @vakemak</br>* Сайт: www.valemak.com</br>Перевёл статей: 656.
Проверка/Оформление/Редактирование: Мякишев Е.А.


Построение дифференциальных усилителей[1]

Дифференциальные схемы операционных усилителей

Операционный усилитель без обратной связи – это уже дифференциальный усилитель, усиливающий разность напряжений между двумя входами. Однако его усиление невозможно контролировать, и оно, как правило, слишком велико, чтобы иметь какое-либо практическое применение. До сих пор наше применение отрицательной обратной связи к операционным усилителям приводило к практической потере одного из входов, в результате чего усилитель годился только для усиления сигнала напряжения на одном из входов. Однако проявив немного смекалки, мы можем построить схему операционного усилителя, поддерживающую оба входа напряжения, но с управляемым усилением, устанавливаемым внешними резисторами.

Рис. 1. Схема дифференциального усилителя на ОУ.
Рис. 1. Схема дифференциального усилителя на ОУ.

Если все значения резисторов равны, этот усилитель будет иметь дифференциальное усиление по напряжению, равное 1. Анализ этой схемы по существу такой же, как и у инвертирующего усилителя, за исключением того, что неинвертирующий вход (+) операционного усилителя находится под напряжением, равным части V2, вместо прямого заземления. Естественно, V2 функционирует как неинвертирующий вход, а V1 функционирует как инвертирующий вход схемы оконечного усилителя. Следовательно:

VВыход = V2 – V1

Если бы мы хотели обеспечить дифференциальное усиление, отличное от 1, нам пришлось бы отрегулировать сопротивления как в верхнем, так и в нижнем делителях напряжения, что потребовало бы нескольких замен резисторов и балансировки между двумя делителями для симметричной работы. Это не всегда практично по понятным причинам.

Буферизация сигнала входного напряжения

Ещё одним ограничением этой конструкции усилителя является тот факт, что его входное сопротивление довольно низкое по сравнению с входным сопротивлением некоторых других конфигураций операционных усилителей, в первую очередь неинвертирующего усилителя (имеющего несимметричный вход). Каждый источник входного напряжения должен пропускать ток через сопротивление, которое составляет гораздо меньший импеданс, чем «голый» вход операционного усилителя. Решение этой проблемы, к счастью, довольно простое. Всё, что нам нужно сделать, так это «буферизовать» каждый входной сигнал напряжения через повторитель напряжения следующим образом:

Рис. 2. Использование буферных повторителей напряжения на входах дифференциального усилителя.
Рис. 2. Использование буферных повторителей напряжения на входах дифференциального усилителя.

Теперь входные линии V1 и V2 подключены прямо ко входам двух операционных усилителей с повторителем напряжения, что даёт очень высокий импеданс. Два операционных усилителя слева теперь управляют прохождением тока через резисторы, а не позволяют источникам входного напряжения (какими бы они ни были) это делать. Сложность схемы повышена минимально, что даёт существенную выгоду.

См.также

Внешние ссылки