一文解析差动放大器电路原理

一文解析差动放大电路原理
  运算放大器广泛应用于各类型电子产品上面,用来对模拟量信号进行放大或衰减,使信号幅值达到一个合理的区间,供其它电路进行比较或采样。
  差动放大器具有一个普通放大器不具备的优点:可对一个或多个不共地的信号进行检测,各个被测信号或放大器皆不受非等电位带来的影响,使各个被信号与放大器之间继续保持着“隔离”特性。但这个这么好的优点却没有被仪器厂家重视。
  目前绝大多数的示波器都无法对两个以上不共地信号进行同时检测,甚至只使用单通道时也无法直接测量非隔离的信号,例如220V市电,或220V整流后的电压,因为探头的地跟交流电地线是通的,一测就是短路。假如前级采样采用差动放大器电路形式,此问题迎刃而解了。不过福禄克的示波表倒是支持测量不共地信号,但它是不是用的差动放大电路,我就没去研究过了。
  下图是整流器电压的采样电路,根据科技先躯们的经验,当两输入电阻相等,两反馈电阻也相等时(姑且把同相端电阻也称为反馈电阻),电路的放大比例为RF/RI,下图为10/1000,
即0.01倍,衰减型电路。
  教科书上的公式推导过程我看来看去硬是看不明白,数学没学好是我的硬伤,但我相信公式是正确的,因为我用我自己的理解方式计算过,也实验过,放大比例确实是RF/RI,下面我就分享一下我的推导方法,也是各电压点的计算方法,但是要注意的是,这个计算方法是针对被测信号与放大器不共地的时候用的,在共地的时候计算法又不同,后面我会讲到。
变速轮
 
 
  图中,受测电压为540VDC,上正下负。
  我们知道,运放工作在放大区时,正反输入端电压是相等的(理想状态下完全一致,实际有少许偏差,偏差值由运放品质决定),即虚短,那受测信号的负载电流可以等效于右图,我们由此计算出受测信号回路电流,540V/2000K=0.27MA,红箭头为电流方向,OK。
  我们还知道,运放还有虚断特性,即正反输入端的电流几乎为0,可以忽略不计,那我们就可以断定,流经两输入电阻的电流与流经两反馈电阻的电流是一样的,即4个电阻的电流都为0.27MA。因此我们可以算出反馈电阻的电压为0.27MA*10K=2.7V,电流由下往上流,故同相输入端电压为-2.7V,因为虚短,反相输入端电压也为-2.7V,负反馈电阻电流由左向右流,即电阻电压为左高右低,幅值2.7V,故输出电压比反向输入端-2.7V还要低2.7V,即-5.4V。
  如果用公式计算,放大比例为0.01,540*0.01=5.4V,由于是反相电路,还要加上负号,定位板
激光熔覆头即套用公式的算法和我自己的算法算出来的结果是一样的,但我的算法更易懂(我个人是这认为),并且能算出各点电压,这在维修时可以很快判断出哪个点电压异常,从而较快发现故障点,提高维修效率。瑞利衰落
  有朋友说,输出电压等于两输入电压相加(-2.7+(-2.7)=-5.4),这是不是加法器啊?这其实不是加法器,这个结果只是碰巧,因为这种电路两反馈电阻相同。为了消除朋友的疑惑,我们看看下图。内六角螺栓
 
力矩限制器
 
  我把负反馈电阻由10K改为1K,我们看看发生了什么?受测信号电流没变,两输入端电压也没变,但输出变了,因为反馈电阻变小了,反馈电阻的电压由2.7V变成0.27V(0.27MA*1K=0.27V)了,所以输出变成-2.7+(-0.27)=-2.97V了。
  所以,输出电压并不一定等于两输入端电压和,当然,但凡用到这种电路的人,都不轻易改变电路形态,依旧保持两输入电阻,两反馈电阻相等。
  上面的计算方法仅对于受测信号与运放不共地的情况下,如果受测信号跟运放大有直接关系,计算方法跟普通放大器计算方面大致相同。看下图
 
 
  图中是个电流检测电路,在负载回路中串入一小电阻,由小电阻两端获得微弱信号,送到差动放大器进行10倍放大。
  我们先来计算一下负载电流,12V/5.1Ω=2.35A,负载电阻电压为2.35A*5Ω=11.76V(四舍五入),采样电阻电压为12-11.76=0.24V,反相放大10倍,结果应为-2.4V,我们来验证一下。
  先来确实同相端电压,负载电阻电压为11.76V,由此我们算出同相端电压为11.76V/110*100=10.69V,由于虚短,反相端也是10.69V,负反馈电流为(12-10.69)V/10K=0.131MA,负反馈电阻电压为0.131MA*100K=13.1V,左高右低,所以输出电压为10.69-13.1=-2.41V(多出0.01是因为前期四舍五入的偏差),计算结果与套用公式结果无异。还是那句话,通过测量各点电压值正常与否能较快发现故障点,这就是理论的重要性。

本文发布于:2024-09-23 06:33:46,感谢您对本站的认可!

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