差分運(yùn)算放大電路,對(duì)共模信號(hào)得到有效抑制,而只對(duì)差分信號(hào)進(jìn)行放大,因而得到廣泛的應(yīng)用。
注:
(1)共模信號(hào)
共模信號(hào)(common mode signal)是指同時(shí)作用于多個(gè)電路或電子設(shè)備上的信號(hào),這些信號(hào)具有相同的幅值和相位,且相對(duì)于設(shè)備或電路的地(或參考)電勢(shì)具有相同的偏移量。共模信號(hào)通常是由于電源噪聲、接地回路干擾、信號(hào)線的不平衡等原因產(chǎn)生的。
共模信號(hào)在電路和電子設(shè)備中通常是一種干擾信號(hào),它會(huì)干擾正常的信號(hào)傳輸和處理,降低設(shè)備的性能和可靠性。因此,為了減少共模信號(hào)的影響,電路和電子設(shè)備通常采用一些抑制共模信號(hào)的技術(shù),如差分信號(hào)傳輸、屏蔽、接地和濾波等。
(2)差分信號(hào)
差分信號(hào)(differential signal)是指由兩個(gè)相互獨(dú)立的信號(hào)線(通常稱為正極和負(fù)極)傳輸?shù)男盘?hào),它們分別攜帶了相反的信號(hào)。在差分信號(hào)中,信號(hào)的大小是由正極和負(fù)極之間的電壓差(即差分電壓)決定的。差分信號(hào)通常用于傳輸數(shù)字信號(hào)和高速信號(hào),如USB、HDMI、以太網(wǎng)等。
差分信號(hào)具有許多優(yōu)點(diǎn)。首先,它具有較高的噪聲抑制能力。由于信號(hào)是由兩個(gè)相反的信號(hào)線傳輸?shù)?,因此它們能夠相互抵消共模噪聲,從而提高信?hào)傳輸?shù)目煽啃?。其次,差分信?hào)具有較低的輻射和接收電磁干擾(EMI/EMC)能力。由于差分信號(hào)的信號(hào)線在傳輸過(guò)程中的電壓差相對(duì)較小,因此它們產(chǎn)生的電磁輻射也相對(duì)較小。另外,差分信號(hào)的接收端通常采用差分放大器進(jìn)行信號(hào)放大,這也可以減少接收端對(duì)EMI/EMC的敏感度。
差分信號(hào)也有一些限制和缺點(diǎn)。首先,它需要使用兩根信號(hào)線傳輸信號(hào),這可能增加設(shè)計(jì)和成本的復(fù)雜度。其次,差分信號(hào)需要保持信號(hào)線的平衡,即保持正極和負(fù)極之間的阻抗和電容等參數(shù)相等,否則會(huì)導(dǎo)致信號(hào)失真。此外,在實(shí)際應(yīng)用中,差分信號(hào)的傳輸距離也可能受到限制,需要進(jìn)行合適的信號(hào)放大和衰減等處理。
1.差分電路

目標(biāo)處理電壓:是采集處理電壓,比如在系統(tǒng)中像母線電壓的采集處理,還有像交流電壓的采集處理等。
差分同相/反相分壓電阻:為了得到適合運(yùn)放處理的電壓,需要將高壓信號(hào)進(jìn)行分壓處理,如圖1中V1與V2兩端的電壓經(jīng)過(guò)分壓處理,最終得到適合運(yùn)放處理的電壓Vin+與Vin-。
差分放大電路:
反饋,對(duì)于運(yùn)算放大電路來(lái)說(shuō),運(yùn)放工作在線性區(qū),所以這里一定是負(fù)反饋,沒(méi)有反饋(開(kāi)環(huán))或者是正反饋,那是比較器電路而不是放大電路,這時(shí)候運(yùn)放工作在飽和區(qū)或稱為非線性工作區(qū),正因?yàn)轱柡停?span style="text-indent:2em;">輸出才是電源電壓的幅值。
2.帶正反饋的運(yùn)放電路

圖2是一種帶正反饋的運(yùn)放電路,這里就不能叫運(yùn)算放大電路了,因?yàn)檫\(yùn)放的開(kāi)環(huán)放大倍數(shù)理想是無(wú)限大,當(dāng)然實(shí)際中不可能無(wú)限大,所以如下結(jié)構(gòu)是遲滯電壓比較器,運(yùn)放工作在非線性區(qū)或飽和區(qū)。
3.運(yùn)放

4.負(fù)反饋


5.運(yùn)放的負(fù)反饋電路


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原文標(biāo)題:差分運(yùn)算放大電路原理解析
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