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    • 1.交流差分放大電路
    • 2.直流差分放大電路
    • 3.反饋式差分放大電路
    • 4.集成化差分放大電路
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什么叫差分放大電路 四種差分放大電路分析

2021/09/23
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差分放大電路是由兩個(gè)共模電壓相等的輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)放大器放大并求差后輸出增益較高的電路。

1.交流差分放大電路

交流差分放大電路(AC差動(dòng)放大器)是一種能夠?yàn)V除輸入信號(hào)中的直流偏置電壓,并對(duì)剩余的交流信號(hào)進(jìn)行放大處理的電子電路。它由一個(gè)差分放大電路和一個(gè)耦合電容器組成,可以在工業(yè)和通信領(lǐng)域等多種應(yīng)用場(chǎng)合中發(fā)揮重要作用。

交流差分放大電路的工作原理是將輸入信號(hào)經(jīng)過(guò)耦合電容器隔離掉其直流分量,然后通過(guò)差分放大電路將兩個(gè)輸入信號(hào)進(jìn)行放大和比較。由于交流差動(dòng)放大電路只處理輸入信號(hào)的交流部分,因此可以有效地濾除輸入信號(hào)中的直流偏置電壓,提高輸出信號(hào)的質(zhì)量和可靠性。

交流差分放大電路通常用于處理微小信號(hào)或噪聲干擾較大的信號(hào),以提高信號(hào)的質(zhì)量和可靠性。它在通信、音頻放大、傳感器信號(hào)處理等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。例如,在音頻放大器中,AC差動(dòng)放大器可以起到抑制噪聲和增益調(diào)節(jié)的作用;在傳感器信號(hào)處理中,AC差動(dòng)放大器可以將微弱信號(hào)轉(zhuǎn)換為更容易處理的電信號(hào)。

需要注意的是,交流差分放大電路對(duì)輸入信號(hào)的頻率響應(yīng)有一定的限制。由于其本質(zhì)上是一個(gè)高通濾波器,它對(duì)低頻部分的信號(hào)會(huì)有一定的衰減。如果需要處理低頻信號(hào),可以使用帶有附加電容器的交流差動(dòng)放大器或其他類型的放大電路。

交流差分放大電路是一種常見(jiàn)的電子電路,能夠有效地濾除直流偏置電壓,并對(duì)交流信號(hào)進(jìn)行放大和處理。在多種工業(yè)和通信領(lǐng)域中都有廣泛的應(yīng)用,是電子工程師們必備的技術(shù)之一。

2.直流差分放大電路

直流差分放大電路是一種基于運(yùn)算放大器的電路,用于從兩個(gè)輸入信號(hào)中獲取它們的差異并將其擴(kuò)大。與其他類型的放大器不同,差分放大器接受兩個(gè)輸入信號(hào),即正極性信號(hào)和負(fù)極性信號(hào),并且只會(huì)放大這兩個(gè)信號(hào)之間的差異。

在實(shí)際應(yīng)用中,差分放大器通常由一個(gè)運(yùn)算放大器和若干個(gè)電阻組成。正極性信號(hào)Vin+通過(guò)電阻R1輸入到了非反向輸入端(IN-)上, 負(fù)極性信號(hào)Vin-則通過(guò)電阻R2輸入到了反向輸入端(IN+)上。輸出是另外兩個(gè)電阻R3和R4形成的電壓分壓器,輸出電壓為Vo。

時(shí),輸出電壓將為正值;而當(dāng)時(shí),輸出電壓將變?yōu)樨?fù)值。在這種情況下,差分放大器放大了兩個(gè)輸入信號(hào)之間的差異,而忽略了它們各自的絕對(duì)值。

差分放大器的輸出可以用下面的公式計(jì)算:

在實(shí)際應(yīng)用中,由于運(yùn)算放大器的輸入電阻極高,因此電阻R1和R2一般采用較大的阻值。為了提高放大器的增益和減少噪聲,電阻R3和R4也應(yīng)該被精心選擇。

總之,直流差分放大電路是一種基于運(yùn)放的電路,能夠從兩個(gè)輸入信號(hào)中獲取它們的差異并將其擴(kuò)大。通過(guò)合理設(shè)計(jì)和調(diào)整電路參數(shù),可以實(shí)現(xiàn)不同的功能和應(yīng)用場(chǎng)景。

3.反饋式差分放大電路

反饋式差分放大電路是一種將輸出信號(hào)的一部分反饋到輸入端口以控制放大器增益和穩(wěn)定性的電子電路。它由一個(gè)差分放大器、一個(gè)反饋電阻和一個(gè)耦合電容器組成,能夠?qū)崿F(xiàn)高增益和穩(wěn)定性的放大處理。

反饋式差分放大電路的工作原理是將一個(gè)部分放大后的輸出信號(hào)通過(guò)反饋電阻返回到正極輸入端口,從而降低放大倍數(shù)和減小誤差和干擾等因素對(duì)輸出信號(hào)的影響。在反饋式差分放大電路中,反饋電阻的大小決定了放大倍數(shù)的大小和輸出信號(hào)的穩(wěn)定性。因此,通過(guò)控制反饋電阻的值,可以實(shí)現(xiàn)對(duì)放大器的增益和穩(wěn)定性進(jìn)行調(diào)節(jié)和優(yōu)化。

反饋式差分放大電路具有以下優(yōu)點(diǎn):

  1. 可以實(shí)現(xiàn)高增益和穩(wěn)定性的放大處理;
  2. 可以有效地降低誤差和干擾對(duì)輸出信號(hào)的影響;
  3. 可以根據(jù)需要靈活地調(diào)節(jié)反饋電阻的大小,以達(dá)到最佳的放大效果。

反饋式差分放大電路通常用于各種儀器、設(shè)備和系統(tǒng)中,例如音頻放大、傳感器信號(hào)處理等領(lǐng)域。在音頻放大器中,反饋式差分放大電路可以起到抑制噪聲和增益調(diào)節(jié)的作用;在傳感器信號(hào)處理中,反饋式差分放大電路可以將微弱信號(hào)轉(zhuǎn)換為更容易處理的電信號(hào)。

需要注意的是,反饋式差分放大電路也有其局限性。如果反饋電阻設(shè)置不當(dāng)或反饋環(huán)路不穩(wěn)定,可能會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)失真或產(chǎn)生振蕩等問(wèn)題。因此,在設(shè)計(jì)反饋式差分放大電路時(shí),需要綜合考慮各種因素,以保證電路的穩(wěn)定性和可靠性。

4.集成化差分放大電路

集成化差分放大電路(Integrated Differential Amplifier)是指將一個(gè)或多個(gè)差分放大器以及其他相關(guān)電路集成在一個(gè)芯片上的電子電路。它具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定等特點(diǎn),可以在各種應(yīng)用場(chǎng)合中發(fā)揮重要作用。

集成化差分放大電路通常由多個(gè)差分放大器、放大電阻、反饋電路濾波電路等組成。通過(guò)集成化的設(shè)計(jì),可以實(shí)現(xiàn)高度集成和優(yōu)化,從而提高電路的性能和可靠性,并簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的難度。與傳統(tǒng)離散組件的差分放大電路相比,集成化差分放大電路具有以下優(yōu)點(diǎn):

  1. 體積小、功耗低:與傳統(tǒng)離散組件的差分放大電路相比,集成化差分放大電路可以大大減小整個(gè)電路的體積和功耗,從而適用于更多的微小型、便攜式設(shè)備和系統(tǒng)。
  2. 性能穩(wěn)定:由于集成化差分放大電路采用先進(jìn)的工藝技術(shù)和封裝方式,可以有效地降低信號(hào)干擾和誤差,提高電路的性能穩(wěn)定性和可靠性。
  3. 易于設(shè)計(jì)和調(diào)試:集成化差分放大電路簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)和調(diào)試的難度,減少了針對(duì)差分放大器的參數(shù)調(diào)整和優(yōu)化的時(shí)間和精力。

集成化差分放大電路廣泛應(yīng)用于各種儀器、設(shè)備和系統(tǒng)中,例如醫(yī)療設(shè)備、通信設(shè)備、汽車電子等領(lǐng)域。在醫(yī)療設(shè)備中,集成化差分放大電路可以起到監(jiān)測(cè)、檢測(cè)、診斷等作用;在通信設(shè)備中,集成化差分放大器可以實(shí)現(xiàn)信號(hào)的采集、處理和傳輸;在汽車電子中,集成化差分放大電路可以實(shí)現(xiàn)各種傳感器信號(hào)的處理和控制。

需要注意的是,集成化差分放大電路也有其局限性。由于其先進(jìn)的工藝技術(shù)和封裝方式,集成化差分放大電路的成本較高,在一些低成本的應(yīng)用場(chǎng)合可能無(wú)法滿足需求。此外,與離散組件的差分放大電路相比,集成化差分放大電路的可維修性較差,如果出現(xiàn)故障需要更換整個(gè)芯片。因此,在使用集成化差分放大電路時(shí),需要根據(jù)具體應(yīng)用場(chǎng)景進(jìn)行選擇和權(quán)衡。

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