Mạch và phương trình khuếch đại vi sai là gì

Cho đến nay, chúng tôi chỉ sử dụng một op-amp i / ps để kết nối với bộ khuếch đại. Hai đầu vào của op-amp được đặt tên là đầu cuối đảo ngược hoặc không đảo. Các thiết bị đầu cuối này được sử dụng để khuếch đại một i / p với đầu vào đối lập được kết nối với đất. Tuy nhiên, chúng tôi có thể kết nối đồng thời các tín hiệu với từng đầu vào đồng thời thiết kế một dạng mạch op-amp phổ biến khác được gọi là bộ khuếch đại vi sai. Về cơ bản, nó được sử dụng như một khối xây dựng của một bộ khuếch đại hoạt động được gọi là bộ khuếch đại hoạt động (op-amp) . Chức năng chính của bộ khuếch đại vi sai là nó khuếch đại những thay đổi giữa hai điện áp i / p. Nhưng, chinh phục bất kỳ điện áp nào chung cho hai i / ps. Bài báo này cung cấp một cái nhìn tổng quan về bộ khuếch đại vi sai cùng với các biểu thức toán học của nó.

Bộ khuếch đại vi sai

Bộ khuếch đại vi sai là gì

Tất cả các bộ khuếch đại hoạt động (op-amps) là bộ khuếch đại vi sai vì cấu hình đầu vào của chúng. Khi tín hiệu điện áp đầu tiên được kết nối với đầu vào và một tín hiệu điện áp khác được kết nối với đầu vào đối diện thì điện áp đầu ra kết quả tỷ lệ với sự khác biệt giữa hai tín hiệu điện áp đầu vào là V1 và V2. Điện áp đầu ra có thể được giải quyết bằng cách kết nối mỗi học viên i / p với mặt đất 0v bằng cách sử dụng định lý siêu vị trí .

Op-Amp như một bộ khuếch đại vi sai

Op-amp là một bộ khuếch đại vi sai có trở kháng i / p cao, độ lợi chế độ vi sai cao và trở kháng o / p thấp. Khi phản hồi tiêu cực được áp dụng cho mạch này, độ lợi mong đợi và ổn định có thể được tạo ra. Thông thường, một số loại bộ khuếch đại vi sai bao gồm nhiều bộ khuếch đại vi sai đơn giản hơn. Ví dụ, một bộ khuếch đại vi sai hoàn toàn, bộ khuếch đại thiết bị và bộ khuếch đại cách ly thường được chế tạo cho các bộ khuếch đại hoạt động khác nhau.

Op-Amp như một bộ khuếch đại vi sai

• Bộ khuếch đại vi sai được sử dụng như một mạch phản hồi âm nối tiếp bằng cách sử dụng một op-amp
• Thông thường, bộ khuếch đại vi sai được sử dụng như một mạch điều khiển âm lượng và độ lợi tự động
• Một số bộ khuếch đại vi sai có thể được sử dụng cho AM ( điều chế biên độ ).

Trong nội bộ, có nhiều thiết bị điện tử sử dụng vi sai bộ khuếch đại . Bộ khuếch đại vi sai lý tưởng o / p được đưa ra bởi

Vout = Quảng cáo (Rượu + -Rượu-)

Trong phương trình trên, A là độ lợi vi phân và Vin + và Vin- là điện áp i / p. Trong thực tế, độ lợi không bằng nhau đối với các đầu vào. Ví dụ: nếu hai điện áp i / p bằng nhau, thì o / p sẽ không bằng 0, Biểu thức chính xác hơn cho bộ khuếch đại vi sai bao gồm số hạng thứ hai.

Trong phương trình trên “Ac” là độ lợi chế độ chung của bộ khuếch đại vi sai. Khi các bộ khuếch đại này thường xuyên được sử dụng để phân cực điện áp hoặc loại bỏ tiếng ồn xuất hiện ở cả i / ps., Mức tăng chế độ chung thấp thường được mong muốn.

CMRR không là gì ngoài tỷ lệ loại bỏ chế độ thông thường, định nghĩa của MMR là, nó là tỷ lệ độ lợi chế độ vi sai b / n & độ lợi chế độ chung, chỉ định công suất của bộ khuếch đại để loại bỏ chính xác điện áp phổ biến cho cả i / ps . CMMR được định nghĩa là

Trong một bộ khuếch đại vi sai lý tưởng, Ac bằng 0 và (CMRR) là vô hạn.

Tính toán chức năng chuyển bộ khuếch đại vi sai

T / F của bộ khuếch đại vi sai còn được gọi là bộ khuếch đại chênh lệch, và hàm truyền của phương trình bộ khuếch đại vi sai được hiển thị bên dưới

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

Công thức trên chỉ liên quan đến bộ khuếch đại hoạt động không tải có mức khuếch đại lớn (được coi là vô hạn) và độ lệch i / p nhỏ (được coi là 0). Ví dụ, trong mạch sau, các mức điện áp i / p là khoảng vài volt và độ lệch đầu vào của op-amp là milivôn, thì chúng ta có thể coi nó là 0 bằng cách bỏ qua độ lệch i / p.

Bộ khuếch đại hoạt động nhàn rỗi

Hàm truyền của bộ khuếch đại vi phân được suy ra từ định lý chồng chất, phát biểu rằng, trong một mạch tuyến tính, hiệu của tất cả các nguồn là tổng đại số của các hiệu ứng của từng nguồn lấy riêng lẻ. Trong mạch trên, khi ta loại bỏ V1 và ngắn mạch nó, thì hiệu điện thế o / p sẽ được tính. Theo cách tương tự, loại bỏ V2. Điện áp o / p của bộ khuếch đại vi sai là tổng của cả hai điện áp o / p.

Op-Amp không có V1 và R1

Cho phép loại bỏ R1 và V1 trong mạch dưới đây. Vì trong đoạn mạch thứ nhất đã có dòng điện chạy qua. Vì vậy, nối đất điện trở R1. Khi chúng ta quan sát mạch, nó sẽ trở thành một biến tần. Đầu nối i / p không đảo mạch này được kết nối với đầu cuối nối đất thông qua các điện trở R1 và R2. Sau đó, Vout là
Vout2 = -V2. (R4 / R3)
Bây giờ, hãy nối đất R3 và loại bỏ V2 được hiển thị trong mạch bên dưới.

Bộ khuếch đại không đảo

Mạch này là một bộ khuếch đại không đảo và đối với một op-amp lý tưởng, Vout là một hàm của V, đó là điện áp được kết nối với đất tại đầu cuối không đảo của op-amp
Vout1 = V. (1 + R4 / R3)
Các điện trở R1, R2 là một bộ suy giảm cho V1, vì vậy V có thể được xác định như trong phương trình sau.
V = V1.R2 / R1 + R2

Bằng cách thay thế phương trình V vào phương trình Vout, thì nó trở thành
Vout1 = V1.R2 / R1 + R2. (1 + R4 / R3)

Bây giờ chúng ta có Vout1 và Vout2, theo định lý chồng chất Vout là tổng của Vout1 & Vout2

Phương trình trên id hàm truyền của bộ khuếch đại vi sai.

Bộ khuếch đại vi sai sử dụng cầu Wheatstone

Mạch Khuếch đại vi sai điển hình giờ đây trở thành bộ so sánh điện áp vi sai bằng cách “So sánh” một điện áp i / p với điện áp khác. Ví dụ ở đây, một đầu vào được kết nối với tham chiếu điện áp cố định được thiết lập trên một chân của cầu điện trở n / w và một đầu vào khác với “ Điện trở phụ thuộc ánh sáng ”Hoặc“ Nhiệt điện trở ”. Các mạch khuếch đại được sử dụng để phát hiện mức nhiệt độ thấp hoặc cao hoặc ánh sáng khi điện áp o / p trở thành một hàm tuyến tính của những thay đổi trong chân hoạt động của cầu điện trở.

Bộ khuếch đại vi sai cầu Wheatstone

Vì vậy, đây là tất cả về bộ khuếch đại vi sai sơ đồ mạch và phương trình của nó.Chúng tôi hy vọng rằng bạn đã hiểu rõ hơn về cách tính hàm truyền của hàm vi phân. Ngoài ra, mọi nghi ngờ liên quan đến các ứng dụng của bộ khuếch đại vi phân và dự án điện tử . Hãy đóng góp ý kiến ​​của bạn trong phần bình luận bên dưới. Đây là một câu hỏi dành cho bạn, Sự khác biệt chính của chế độ vi sai b / n và tín hiệu đầu vào chế độ chung là gì.