วงจรและสมการแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลคืออะไร

จนถึงตอนนี้เราได้ใช้ op-amp i / ps เพียงตัวเดียวเพื่อเชื่อมต่อกับเครื่องขยายเสียง อินพุตสองตัวของ op-amp ถูกตั้งชื่อเป็นเทอร์มินัลกลับด้านหรือไม่กลับด้าน เทอร์มินัลเหล่านี้ใช้เพื่อขยายหนึ่ง i / p โดยที่อินพุตของฝ่ายตรงข้ามเชื่อมต่อกับกราวด์ อย่างไรก็ตามเราสามารถเชื่อมต่อสัญญาณร่วมกันกับอินพุตแต่ละอินพุทได้ในเวลาเดียวกันโดยออกแบบวงจร op-amp ทั่วไปอีกรูปแบบหนึ่งซึ่งเรียกว่าเป็นแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกัน โดยพื้นฐานแล้วจะใช้เป็นหน่วยการสร้างของเครื่องขยายเสียงที่เรียกว่าเป็น เครื่องขยายเสียงปฏิบัติการ (op-amp) . หน้าที่หลักของแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลคือขยายการเปลี่ยนแปลงระหว่างแรงดันไฟฟ้า i / p สองตัว แต่เอาชนะแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ร่วมกันกับสอง i / ps บทความนี้ให้ภาพรวมของเครื่องขยายเสียงที่แตกต่างพร้อมกับนิพจน์ทางคณิตศาสตร์

แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล

แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลคืออะไร

แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการทั้งหมด (ออปแอมป์) เป็นแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกันเนื่องจากการกำหนดค่าอินพุต เมื่อสัญญาณแรงดันไฟฟ้าแรกเชื่อมต่อกับขั้วอินพุตและสัญญาณแรงดันไฟฟ้าอื่นเชื่อมต่อกับขั้วอินพุตตรงข้ามแรงดันเอาต์พุตที่เป็นผลลัพธ์จะเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าอินพุตสองสัญญาณของ V1 และ V2 แรงดันไฟฟ้าขาออกสามารถแก้ไขได้โดยการเชื่อมต่อ i / p แต่ละตัวเข้ากับพื้น 0v โดยใช้ ทฤษฎีบทตำแหน่งซุปเปอร์ .

Op-Amp เป็นเครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน

ออปแอมป์คือแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลที่มีอิมพีแดนซ์ i / p สูงอัตราขยายโหมดดิฟเฟอเรนเชียลสูงและอิมพีแดนซ์ o / p ต่ำ เมื่อนำผลตอบกลับเชิงลบไปใช้กับวงจรนี้สามารถสร้างอัตราขยายที่คาดหวังและคงที่ได้ โดยปกติแล้วแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลบางประเภทจะประกอบด้วยแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลที่ง่ายกว่าต่างๆ ตัวอย่างเช่นมักจะมีการสร้างแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลแอมพลิฟายเออร์เครื่องมือวัดและแอมพลิฟายเออร์แยกสำหรับแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานได้หลายแบบ

Op-Amp เป็นเครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน

• แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลใช้เป็นวงจรป้อนกลับเชิงลบแบบอนุกรมโดยใช้ออปแอมป์
• โดยปกติแล้วแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลจะใช้เป็นวงจรควบคุมระดับเสียงและอัตราขยายอัตโนมัติ
• แอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างบางตัวสามารถใช้สำหรับ AM ( การมอดูเลตแอมพลิจูด ).

ภายในนี่คืออุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์จำนวนมากที่ใช้ดิฟเฟอเรนเชียล เครื่องขยายเสียง . แอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างในอุดมคติ o / p ได้รับจาก

Vout = โฆษณา (ไวน์ + - ไวน์ -)

ในสมการข้างต้น A คือผลต่างส่วนต่างและ Vin + และ Vin- คือแรงดันไฟฟ้า i / p ในทางปฏิบัติกำไรไม่เท่ากันสำหรับปัจจัยการผลิต ตัวอย่างเช่นถ้าแรงดันไฟฟ้าสอง i / p เท่ากัน o / p จะไม่เป็นศูนย์นิพจน์ที่แม่นยำยิ่งขึ้นสำหรับแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลประกอบด้วยพจน์ที่สอง

ในสมการข้างต้น“ Ac” คืออัตราขยายโหมดทั่วไปของเครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน เมื่อแอมพลิฟายเออร์เหล่านี้มักใช้ในการไบแอสแรงดันไฟฟ้าหรือลบสัญญาณรบกวนที่ปรากฏที่ทั้ง i / ps. มักจะต้องการอัตราขยายโหมดทั่วไปที่ต่ำ

CMRR ไม่ใช่อะไรเลยนอกจากอัตราส่วนการปฏิเสธโหมดทั่วไปคำจำกัดความของ MMR คืออัตราส่วน b / n อัตราขยายของโหมดดิฟเฟอเรนเชียลและอัตราขยายโหมดทั่วไประบุความจุของแอมพลิฟายเออร์เพื่อยกเลิกแรงดันไฟฟ้าที่เป็นปกติสำหรับทั้ง i / ps . CMMR ถูกกำหนดให้เป็น

ในแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลในอุดมคติ Ac เป็นศูนย์และ (CMRR) ไม่มีที่สิ้นสุด

การคำนวณฟังก์ชันการถ่ายโอนแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล

T / F ของแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลเรียกอีกอย่างว่าแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกันและฟังก์ชันการถ่ายโอนของสมการแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลแสดงไว้ด้านล่าง

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

สูตรข้างต้นเกี่ยวข้องกับแอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานไม่ได้ใช้งานซึ่งมีอัตราขยายมาก (ถือว่าเป็นอนันต์) และออฟเซ็ต i / p มีขนาดเล็ก (ถือเป็นศูนย์) ตัวอย่างเช่นในวงจรต่อไปนี้ระดับแรงดันไฟฟ้า i / p จะอยู่ที่ประมาณสองสามโวลต์และออฟเซ็ตอินพุตของ op-amp คือมิลลิโวลต์เราสามารถพิจารณาว่าเป็นศูนย์ได้โดยละเลยค่าชดเชย i / p

ไม่ได้ใช้งานเครื่องขยายเสียง

ฟังก์ชันการถ่ายโอนของแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลได้มาจากทฤษฎีบทการซ้อนทับซึ่งระบุว่าในวงจรเชิงเส้นผลของแหล่งกำเนิดทั้งหมดคือผลรวมพีชคณิตของผลกระทบของแต่ละแหล่งที่มาแยกกัน ในวงจรข้างต้นเมื่อเราลบ V1 และลัดวงจรมันจะคำนวณแรงดันไฟฟ้า o / p ในลักษณะเดียวกันให้ลบ V2 แรงดันไฟฟ้า o / p ของเครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกันคือผลรวมของแรงดันไฟฟ้า o / p ทั้งสอง

Op-Amp ที่ไม่มี V1 และ R1

ให้ลบ R1 และ V1 ในวงจรด้านล่าง เนื่องจากในวงจรแรกมีการไหลของกระแสไฟฟ้าผ่าน ดังนั้นกราวด์ตัวต้านทาน R1 เมื่อเราสังเกตวงจรจะกลายเป็นอินเวอร์เตอร์ วงจรนี้ไม่กลับขั้วขั้ว i / p เชื่อมต่อกับขั้วกราวด์ผ่านตัวต้านทาน R1 และ R2 จากนั้น Vout คือ
Vout2 = -V2 (R4 / R3)
ตอนนี้เรามาต่อสายดิน R3 และลบ V2 ที่แสดงในวงจรด้านล่าง

เครื่องขยายเสียงแบบไม่กลับด้าน

วงจรนี้เป็นแอมพลิฟายเออร์ที่ไม่กลับด้านและสำหรับออปแอมป์ในอุดมคติ Vout เป็นฟังก์ชันของ V นั่นคือแรงดันไฟฟ้าที่เชื่อมต่อกับกราวด์ที่ขั้วที่ไม่กลับด้านของ op-amp
Vout1 = V. (1 + R4 / R3)
ตัวต้านทาน R1, R2 เป็นตัวลดทอนสำหรับ V1 ดังนั้นจึงสามารถกำหนดค่า V ได้ดังสมการต่อไปนี้
วี = V1.R2 / R1 + R2

โดยการแทนสมการ V ในสมการของ Vout มันจะกลายเป็น
Vout1 = V1.R2 / R1 + R2 (1 + R4 / R3)

ตอนนี้เรามี Vout1 และ Vout2 ตามทฤษฎีบทการซ้อนทับ Vout คือผลรวมของ Vout1 & Vout2

สมการข้างต้นระบุฟังก์ชันการถ่ายโอนของเครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน

แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลโดยใช้วีทสโตนบริดจ์

วงจรแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลทั่วไปตอนนี้กลายเป็นตัวเปรียบเทียบแรงดันแตกต่างกันโดย 'เปรียบเทียบ' แรงดันไฟฟ้า i / p หนึ่งกับอีกตัวหนึ่ง ตัวอย่างเช่นที่นี่อินพุตหนึ่งเชื่อมต่อกับการอ้างอิงแรงดันไฟฟ้าคงที่ที่ตั้งไว้ที่ขาข้างหนึ่งของสะพานตัวต้านทาน n / w และอีกอินพุตหนึ่งไปยัง ' ตัวต้านทานแบบพึ่งพาแสง ” หรือ“ เทอร์มิสเตอร์” วงจรเครื่องขยายเสียง ใช้ในการตรวจจับระดับอุณหภูมิต่ำหรือสูงหรือแสงเนื่องจากแรงดันไฟฟ้า o / p กลายเป็นฟังก์ชันเชิงเส้นของการเปลี่ยนแปลงในขาที่ใช้งานของสะพานตัวต้านทาน

Wheatstone Bridge แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล

ดังนั้นนี่คือทั้งหมดที่เกี่ยวกับ เครื่องขยายเสียงที่แตกต่างกัน แผนภาพวงจรและสมการเราหวังว่าคุณจะมีความเข้าใจดีขึ้นเกี่ยวกับวิธีการคำนวณฟังก์ชันการถ่ายโอนของฟังก์ชันดิฟเฟอเรนเชียลนอกจากนี้ข้อสงสัยใด ๆ เกี่ยวกับการใช้แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ . โปรดแสดงความคิดเห็นของคุณในส่วนความคิดเห็นด้านล่าง นี่คือคำถามสำหรับคุณอะไรคือความแตกต่างหลักของโหมดดิฟเฟอเรนเชียล b / n และสัญญาณอินพุตโหมดทั่วไป