Создание дифференциального усилителя

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 одного входа сигнала напряжения. Однако проявив немного изобретательности, мы можем построить схему операционного усилителя, поддерживающую оба входа напряжения, но с управляемым усилением, устанавливаемым внешними резисторами.

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 на уровне напряжение, равное доле В ₂ , а не быть подключенным напрямую к земле. Разумеется, V ₂ функционирует как неинвертирующий вход и V ₁ действует как инвертирующий вход схемы оконечного усилителя. Поэтому:

Если бы мы хотели получить дифференциальное усиление, отличное от 1, нам пришлось бы отрегулировать сопротивления в обоих верхний и нижний делители напряжения, что требует замены нескольких резисторов и балансировки между двумя делителями для симметричной работы. Это не всегда практично по понятным причинам.

Буферизация сигнала входного напряжения

Еще одним ограничением этой конструкции усилителя является тот факт, что его входное сопротивление довольно низкое по сравнению с импедансом некоторых других конфигураций операционных усилителей, в первую очередь неинвертирующего усилителя (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. Все, что нам нужно сделать, это «буферизовать» каждый входной сигнал напряжения через повторитель напряжения следующим образом:

Теперь V ₁ и V ₂ входные линии подключены прямо ко входам двух операционных усилителей с повторителем напряжения, что дает 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. Повышенная сложность нашей схемы минимальна, что дает существенную выгоду.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист летних и вычитающих схем операционных усилителей

• Таблица основных операционных усилителей