差分運算放大器基本知識

1、差分信號的特點：OCMVqut,SingleendedOUT,DifferentiaIV圖1差分信號差分信號是一對幅度相同，相位相反的信號。差分信號會以一個共模信號Vocm為中心，如圖1所示。差分信號包含差模信號和公模信號兩個部分，ocm差模與公模的定義分別為：Vdiff=(Vt+-Vt)/2,Vocm=(Vt+V)2。差分信號的擺幅是單端信號的兩倍。如圖1，綠色表示的是單端信號的擺幅,而藍色表示的是差分信號的擺幅。所以在同樣電源電壓供電條件下,使用差分信號增大了系統(tǒng)的動態(tài)范圍。差分信號可以抑制共模噪聲,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算放大器中虛斷虛短原則相同，同時還具有其特有的分析原則：輸出的差分信號幅度相同，相位相差180度，以V共模電壓為中心對稱，差ocm分信號的增益為Gain=R/RG。具體分析：圖3分析電路Af定義為開環(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】。計算節(jié)點電壓有：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可簡化出差分運

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式導出：Vout=2Voc-Vut+和Voc=Vcm，結合上式有: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