差分運(yùn)算放大器基本知識(shí)

1、差分信號(hào)的特點(diǎn)：OCMVqut,SingleendedOUT,DifferentiaIV圖1差分信號(hào)差分信號(hào)是一對(duì)幅度相同，相位相反的信號(hào)。差分信號(hào)會(huì)以一個(gè)共模信號(hào)Vocm為中心，如圖1所示。差分信號(hào)包含差模信號(hào)和公模信號(hào)兩個(gè)部分，ocm差模與公模的定義分別為：Vdiff=(Vt+-Vt)/2,Vocm=(Vt+V)2。差分信號(hào)的擺幅是單端信號(hào)的兩倍。如圖1，綠色表示的是單端信號(hào)的擺幅,而藍(lán)色表示的是差分信號(hào)的擺幅。所以在同樣電源電壓供電條件下,使用差分信號(hào)增大了系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)范圍。差分信號(hào)可以抑制共模噪聲,提高系統(tǒng)的信噪比。Inadifferentialsystem,keepingthetran

2、sportwiresascloseaspossibletooneanothermakesthenoisecoupledintotheconductorsappearasacommon-modevoltage.Noisethatiscommontothepowersupplieswillalsoappearasacommon-modevoltage.Sincethedifferentialamplifierrejectscommon-modevoltages,thesystemismoreimmunetoexternalnoise.差分信號(hào)可以抑制偶次諧波,提高系統(tǒng)的總諧波失真性能。Differ

3、entialsystemsprovideincreasedimmunitytoexternalnoise,reducedeven-orderharmonics,andtwicethedynamicrangewhencomparedtosignal-endedsystem.分析差分放大器電路圖2.差分放大器電路分析圖如圖2所示,差分放大電路分析的基本原則與普通運(yùn)算放大器中虛斷虛短原則相同，同時(shí)還具有其特有的分析原則：輸出的差分信號(hào)幅度相同，相位相差180度，以V共模電壓為中心對(duì)稱，差ocm分信號(hào)的增益為Gain=R/RG。具體分析：圖3分析電路Af定義為開(kāi)環(huán)差分增益：Vout+-Vout=Af(

4、Vp-Vn)，輸入電壓定義：VID=VIN+-VIN【1】；VIC=(VIN+VIN)/2【2】。輸出電壓定義：VoD=VouT+-VouT-【3】；VoC=(VouT+VouT-)/2【4】VouT+-VouT-=AF(Vp-VN)【5】；VoC=VoCM【6】。計(jì)算節(jié)點(diǎn)電壓有：RRTOC o 1-5 h zV，V2+V1NINR+RR+R1212RRV，V4+V一PIN+R+ROUTR+R3434RR令卩，_3和卩，-1，則節(jié)點(diǎn)VN和VP可表示為：1-+-2-+-NP3412V，V(I-卩+V卩.，NIN_2OUT+2【7、8】V，V(1卩)+V卩PIN+1OUT1由式7、8可簡(jiǎn)化出差分運(yùn)

5、放的方框圖：圖4方框圖由該圖可以得出輸入與輸出的關(guān)系：(綜合式5、7、8)V(1+AP)V(1+AP)，Av(1P)V(1P)【9】OUT+F2OUTF1FIN+1IN2由14式和6式導(dǎo)出：Vout=2Voc-Vut+和Voc=Vcm，結(jié)合上式有:V(1-)-V(1-)+2V(1+卩)1IN+1IN-2OCMA1V=冥F101OUT+1理想情況下有A卩F11和A卩1，所以上式可簡(jiǎn)化為:F2VOUT+V(I-)-V(1-)+2V【門】=IN+1IN-2OCM_1【11】+12OCM同理可以得出：VOUT，-V(1-)+V(1-)+2V(丄+)IN+1IN2OCMA22-F【12】1+F1F2簡(jiǎn)化后有：VOUT，-V(1-)+V(1-)+2V=IN+1IN-2OCM2+12-2OCM213】有此可求得：V=VODOUT+-VOUT，1卩+卩122V(1-)-V(1-)+2V(卩-卩)IN+1IN-2OCM12【14】1+2A+aF1F2簡(jiǎn)化后有：V=VOD-VOUT+OUT-2V（I-）-V（1-）+2V（-）151IN+1IN，2OCM12【15】+12由以上各式可以看出，差分放大器兩輸出的放大倍數(shù)是可以被分別控制的。使用匹配電阻r1=r