通常有两种方法产生/利用（manipulate）差分信号： 1.电子线路方式（electronic）:成本低，体积和重量小，在低频和直流时频率响应好
2.变压器方式：有很好的共模抑制比（CMRR），电流隔离，无功率损耗，有很好的抗恶劣EMC性。 差分运放输出的共模电压与输入无关，而由输入引脚Vcm电压决定。当Vcm引脚悬空时，差分运放输出的共模电压由其自身的结构决定，应用时应参考其数据手册。 图1 差分运放原理简图
如上图所示，差分运放内部有一个Vcm error amplifier(Vcm偏差放大器)。它通过不断比较输出共模电压和Vcm端的电压并调整内部的反馈回路来保证共模输出电压跟随Vcm。
差分运放的优点：
1.抗噪声能力增强。在差分系统中，保证差分传输线尽可能的靠近，可以使线路耦合的噪声表现为共模电压。同时电源部分引入的噪声也以共模电压的形式体现。而差分运放具有很好的CMRR，对共模电压有很好的抑制作用，所以差分运放有更好的抗噪声能力。
2.动态范围增大一倍。由于两个差分输出在相位上的改变，其输出的动态范围与单端输出相比增加一倍。
3.消除偶次谐波
差分运放的输入输出相位变化：
图2 差分运放典型应用电路
差分运放两条反馈通路必须保持平衡。两条反馈通道构成了对称的反相器。其输入与输出的相位关系如下：
图3 正弦正端输入波形图
图4 正弦信号负端输入波形图
差分运放输入电阻的计算
图5 差分运放单端输入时输入电阻
由上图，差分运放单端输入时的输入电阻计算公式为：
差分运放的几个电路
图6 差分运放基本电路
由上图，有下列定义：
则由上述定义，有：
由上式可以看出，如果两反馈通道平衡，即有。此时有。则传递函数可以表达为：
由上式可以看出，输入与输出的共模电压对传递函数无作用。此处应注意的是，两个反相反馈通道最后在输出端得到一个正的增益。
在许多应用中，往往要求将单端信号转换为差分信号，现对以下几个电路进行介绍：
图7 平衡时
保持，以避免VOCM对VOD的影响。
以下为几种反馈不平衡的形式。此时VOCM会通过对VOUT+和VOUT-的不同影响而改变差分运放内部工作点，使输出VOD出现VOCM的相关项。这样会使差分运放的CMRR和抗干扰性大幅下降，在实际应用中不推荐。此处只是作为扩展。
图8 β1=0
图9 β2=0
图10 β2=1
当时，增益为1；当时，增益为0.5。
图10 β1=0 β2=1
差分运放的阻抗匹配问题:
分为差分输入和单端输入两种情况。下面分别予以介绍。
差分输入形式：
图11 对差分输入进行阻抗匹配
上图中RS为差分电源的电源内阻，Rt为匹配阻抗，差分运放两反馈通道平衡，即R1=R3,R2=R4。所以上图电路已处于平衡状态，现在需要解决两个问题：阻抗匹配和增益设置。
图12 差分输入匹配电阻
根据理想放大器的性质，有VN=VP，所以R1与R3是“虚短”的，正如图12所示。为实现阻抗匹配，需有：。所以可求出Rt为：
为求电路的增益，将差分电源进行等效变换：
图13 电源等效变换
由上图：
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议