¿Qué es el circuito y la ecuación del amplificador diferencial?

¿Qué es el circuito y la ecuación del amplificador diferencial?

Hasta ahora, hemos utilizado solo uno de los amplificadores operacionales i / ps para conectarlo al amplificador. Las dos entradas del amplificador operacional se denominan terminal inversora o no inversora. Estos terminales se utilizan para amplificar un i / p con la entrada opuesta conectada a tierra. Sin embargo, podemos conectar conjuntamente señales a cada una de las entradas al mismo tiempo diseñando otra forma común de circuito de amplificador operacional que se denomina amplificador diferencial. Se utiliza básicamente como un bloque de construcción de un amplificador operacional que se denomina como amplificador operacional (op-amp) . La función principal del amplificador diferencial es amplificar los cambios entre dos voltajes i / p. Pero, conquista cualquier voltaje común a los dos i / ps. Este artículo ofrece una descripción general del amplificador diferencial junto con sus expresiones matemáticas.

Amplificador diferencial

Amplificador diferencial

¿Qué es un amplificador diferencial?

Todos los amplificadores operacionales (amplificadores operacionales) son amplificadores diferenciales debido a su configuración de entrada. Cuando la primera señal de voltaje se conecta al terminal de entrada y otra señal de voltaje se conecta al terminal de entrada opuesto, entonces el voltaje de salida resultante es proporcional a la diferencia entre las dos señales de voltaje de entrada de V1 y V2. El voltaje de salida se puede resolver conectando cada interno i / p a tierra 0v usando teorema de superposición .




Op-Amp como amplificador diferencial

Un amplificador operacional es un amplificador diferencial que tiene una alta impedancia i / p, alta ganancia de modo diferencial y baja impedancia o / p. Cuando se aplica la retroalimentación negativa a este circuito, se puede generar una ganancia esperada y estable. Generalmente, algunos tipos de amplificadores diferenciales comprenden varios amplificadores diferenciales más simples. Por ejemplo, con frecuencia se construyen un amplificador totalmente diferencial, amplificadores de instrumentación y un amplificador de aislamiento para varios amplificadores operacionales.

Op-Amp como amplificador diferencial

Op-Amp como amplificador diferencial

  • El amplificador diferencial se utiliza como un circuito de retroalimentación negativa en serie mediante el uso de un amplificador operacional
  • Por lo general, el amplificador diferencial se utiliza como circuito de control automático de ganancia y volumen.
  • Algunos de los amplificadores diferenciales se pueden utilizar para AM ( Amplitud modulada ).

Internamente, aquí hay muchos dispositivos electrónicos que usan diferenciales amplificadores . El amplificador diferencial ideal o / p está dado por

Vout = Anuncio (Vino + -Vino-)

En la ecuación anterior, A es la ganancia diferencial y Vin + y Vin- son los voltajes i / p. En la práctica, la ganancia no es igual para las entradas. Por ejemplo, si los dos voltajes i / p son iguales, entonces el o / p no será cero. Una expresión más precisa para un amplificador diferencial comprende un segundo término.


En la ecuación anterior, “Ac” es la ganancia en modo común del amplificador diferencial. Cuando estos amplificadores se utilizan con frecuencia para polarizar voltajes o anular el ruido que aparece tanto en i / ps., Generalmente se desea una ganancia de modo común baja.

El CMRR no es más que una relación de rechazo de modo común, la definición de MMR es, es la relación de ganancia de modo diferencial b / n y una ganancia de modo común, especifica la capacidad del amplificador para cancelar exactamente los voltajes que son comunes a ambos i / ps . El CMMR se define como

4-9-2015 11-06-25 a. M.En un amplificador diferencial ideal, Ac es cero y (CMRR) es infinito.

Cálculo de la función de transferencia del amplificador diferencial

La T / F del amplificador diferencial también se denomina amplificador diferencial, y la función de transferencia de la ecuación del amplificador diferencial se muestra a continuación.

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

La fórmula anterior se refiere solo a un amplificador operacional inactivo que tiene una gran ganancia (considerada como infinita) y la compensación i / p es pequeña (considerada como cero). Por ejemplo, en el siguiente circuito, los niveles de voltaje i / p están alrededor de unos pocos voltios y el desplazamiento de entrada del amplificador operacional es milivoltios, entonces podemos considerarlo como cero al descuidar el desplazamiento i / p.

Amplificador operacional inactivo

Amplificador operacional inactivo

La función de transferencia del amplificador diferencial se deriva del teorema de superposición, que establece que, en un circuito lineal, el efecto de todas las fuentes es la suma algebraica de los efectos de cada fuente tomada individualmente. En el circuito anterior, cuando quitamos V1 y lo cortocircuitamos, entonces se calculará el voltaje o / p. De la misma manera, elimine V2. El voltaje o / p del amplificador diferencial es la suma de ambos voltajes o / p.

Op-Amp sin V1 y R1

Op-Amp sin V1 y R1

Eliminemos R1 y V1 en el circuito de abajo. Porque en el primer circuito había un flujo de corriente a través de él. Entonces, conecte a tierra la resistencia R1. Cuando observamos el circuito, se convierte en inversor. Este terminal i / p no inversor del circuito está conectado al terminal de tierra a través de las resistencias R1 y R2. Entonces el Vout es
Vout2 = -V2. (R4 / R3)
Ahora conectemos a tierra R3 y eliminemos V2 que se muestra en el circuito de abajo.

Amplificador no inversor

Amplificador no inversor

Este circuito es un amplificador no inversor, y para un amplificador operacional ideal, Vout es una función de V, que es el voltaje conectado a tierra en el terminal no inversor del amplificador operacional.
Vout1 = V. (1 + R4 / R3)
Las resistencias R1, R2 son un atenuador para V1, por lo que V se puede determinar como en la siguiente ecuación.
V = V1.R2 / R1 + R2

Sustituyendo la ecuación V en la ecuación de Vout, se convierte en
Vout1 = V1.R2 / R1 + R2. (1 + R4 / R3)

Ahora tenemos Vout1 y Vout2, según el teorema de superposición Vout es la suma de Vout1 y Vout2

4-9-2015 11-54-23 a. M.La ecuación anterior identifica la función de transferencia del amplificador diferencial.

Amplificador diferencial con puente de Wheatstone

El circuito amplificador diferencial típico ahora se convierte en un comparador de voltaje diferencial al 'comparar' un voltaje i / p con otro. Aquí, por ejemplo, una entrada está conectada a una referencia de voltaje fija configurada en una rama del puente resistivo n / w y otra entrada a un “ Resistencia dependiente de la luz ”O“ Termistor ”. los circuito amplificador se utiliza para detectar niveles de temperatura altos o bajos o de luz a medida que el voltaje o / p se convierte en una función lineal de los cambios en el tramo activo del puente resistivo.

Amplificador diferencial de puente de Wheatstone

Amplificador diferencial de puente de Wheatstone

Por lo tanto, se trata de Amplificador diferencial diagrama de circuito y su ecuación.Esperamos que tenga una mejor comprensión de cómo calcular la función de transferencia de la función diferencial.Además, cualquier duda sobre las aplicaciones del amplificador diferencial y proyectos de electrónica . Por favor, dé sus comentarios en la sección de comentarios a continuación. Aquí hay una pregunta para usted, ¿cuál es la principal diferencia entre las señales de entrada en modo diferencial y modo común?