За усилване на разликата между два входни сигнала се използва диференциален усилвател (DL). Може да се разглежда като аналогова схема, състояща се от два входа и един изход.
Усилители, применяемые в различных электрических и електронни схеми за генериране на сигнали и извършване на математически операции се наричат opamps (op amps). Те са ключови компоненти на електронен аналогов компютър. Тяхното изобретение в началото на 40-те години доведе до подмяна на механични изчислителни устройства с тиха и бърза електроника. Много аналогови компютри разчитат на вакуумни тръби, достъпни от компанията на Джордж Фибрик през 1952 година.
През 1963 г. Боб Widlar в Fairchild Semiconductor направи операционен усилвател с интегрирана интегрална схема A702 - първият монолитен операционен усилвател IC.
Диференциалният операционен усилвател може да бъде сглобен съгласно схемата, както е показано на фигурата по-долу, която се състои от два транзистора T1 и T2.
В схемата за дистанционно управление има два входа I1 и I2 и два изходаV1out и V2out. Вход I1 се подава към базовия терминал на транзистора Т1, вход I2 се подава към базовия терминал на транзистора Т2. Емиттерните изходи на транзистора Т1 и транзистора Т2 са свързани към общ емитен резистор. По този начин двата входни сигнала I1 и I2 ще се отразят на изходите V1out и V2out. Схемата се състои от две Vcc и Vee захранващи напрежения, но няма заземен щифт. Дори и с едно захранващо напрежение, веригата може да работи нормално (по същия начин, като се използват две захранващи напрежения). Следователно, противоположните точки на положителното напрежение и отрицателното захранващо напрежение са свързани към земята.
Работата на диференциалния усилвател е показана на диаграмата на фигурата по-долу.
Если входной сигнал (I1) подается на базу транзистор T1, след това чрез резистор, свързан към транзистора T1 на транзистора, се появява положителен спад на напрежението, който ще бъде по-малък. Ако входният сигнал (I1) не се подава към основата на транзистора Т1, тогава ще се получи положителен спад на напрежението чрез резистор, свързан към транзистора Т1, който ще бъде голям.
Може да се каже, че инвертиращият изход излизапрез колекторния извод на транзистора Т1, на базата на входния сигнал I1, доставен към базовия терминал Т1. Ако T1 се включи чрез прилагане на положителна стойност на I1, токът, преминаващ през съпротивлението на емитера се увеличава, когато токът на емитера и токът на колектора са почти равни. Ако спадът на напрежението на съпротивлението на емитера се увеличи, тогава емитерът на двата транзистора отива в положителна посока. Ако емитерът на транзистора Т2 е положителен, тогава базата на Т2 ще бъде отрицателна, а в това състояние токът ще бъде по-малък. И ще има по-малко напрежение в резистора, свързан с контакта на колектора на транзистора Т2.
Ето защо, за това положителновходният сигнал на колектора T2 ще върви в положителна посока. Може да се каже, че неинвертиращият изход, възникващ в терминала на колектора на транзистора Т2, се основава на входния сигнал, подаван към основата Т1. Диференциалният усилвател взема изходния сигнал между колекторните щифтове на транзисторите Т1 и Т2. От горната концепция се приема, че всички характеристики на транзисторите T1 и T2 са еднакви, и ако базовите напрежения Vb1 са равни на Vb2 (базовото напрежение на транзистора T1 е равно на базовото напрежение на транзистора Т2), тогава емитерните токове на двата транзистора (Iem1 = Iem2).
Таким образом, общий ток эмиттера будет равен сумата на емитерните токове T1 (Iem1) и T2 (Iem2). Изчисляване на диференциалния усилвател. Iem1 = Iem2 Ie = Iem1 + Iem2 Vev = Vb-Vb em I em = (Vb-Vb em) / Rem. По този начин емитерният ток остава непроменен независимо от hfe стойността на транзисторите Т1 и Т2. Ако съпротивленията, свързани към колекторните изводи Т1 и Т2, са еднакви, тогава техните колекторни напрежения също са равни.
Този усилвател (Op-усилвател, английски) можеда бъде идеален с безкрайно усилване и широчина на честотната лента, когато се използва в режим с отворен контур с типично усилване на постоянен ток над 100 000 или 100 dB. ОА усилвателят на диференциалния ток има два входа, единият от които е обърнат. Усилената разлика на тези входове се извежда като напрежение. Идеалният операционен усилвател има безкрайно голямо усилване. Той трябва да изразява символ за безкрайност с нов символ. Операционният усилвател работи или с двойна положителна (+ V), или със съответна отрицателна (-V) мощност, или може да работи на едно постоянно напрежение.
Они заключаются в том, что такой усилитель имеет безкраен входен импеданс (Z = ∞), което води до отсъствие на ток, протичащ в един от двата му входа и нулево входно напрежение на отклонение V1 = V2. Операционният усилвател също има нулев изходен импеданс (Z = 0). Оптичните усилватели определят разликата между сигналите за напрежение, подавани към двата им входни клеми, и след това ги умножават по някои предварително определени усилвания (A). Тази печалба (A) често се нарича - Коефициент на отворен цикъл. Оп усилвателите могат да бъдат свързани в две основни конфигурации - инвертираща и неинвертираща.
За отрицателна обратна връзка, ако напрежениетообратната връзка е в антифаза на входа, общата печалба се намалява. За положителна обратна връзка, когато напрежението за обратна връзка е във "фаза", входният сигнал на усилвателя се увеличава. Чрез свързване на изхода обратно към отрицателния входен конектор се постига 100% обратна връзка, в резултат на което се получава последователността на напрежението (буфер) с постоянно усилване 1 (Unity). Заменяйки неподвижния резистор за обратна връзка (Rƒ) за потенциометъра, веригата ще има регулируемо усилване.
Основните от тях:
Основните от тях:
Принципът на неговото действие е показан на диаграмата по-долу.
Той е изграден с помощта на две съвпадащитранзистори в общата конфигурация на излъчвателя, чиито излъчватели са свързани помежду си. Проста схема, способна да усилва малки сигнали между два входа, като същевременно потиска шумовите сигнали, общи за двата входа.
Биполярен диференциален усилвателтранзисторите (BJT) имат уникална топология: два входа и два изхода. Въпреки че можете да използвате сигнала само от един изход, разликата между двата изхода осигурява два пъти повече печалба! И това подобрява отхвърлянето на общ режим (CMR), когато сигналът от общ режим е източник на шум или постояннотоково отклонение от предишната стъпка.
Въз основа на методите за въвеждане на входни и изходни данни диференциалните усилватели могат да имат четири различни конфигурации, както е показано по-долу.
При разработване на аналогови градивни елементи(различни видове предусилватели, филтри и др.) Важно е, заедно с разработването на съвременни решения за технологии на дълбоки субмикрони, да се обърне внимание на новите структурни решения на традиционните усилвателни устройства.
Диференциален усилвател на постоянен ток(DUPT), неговото изходно напрежение е пропорционално на разликата между двете входни напрежения. Това може да бъде представено под формата на уравнение, както следва: V out = A * ((Vin +) - (Vin-)), където A = печалба.
В практическите схеми дистанционното управление се използва за усилване: импулси по дълги проводници, звук, радиочестоти, управление на двигатели и сервомотори, електрокардиограми, информация за магнитни задвижвания.
Диференциалният усилвател има няколко недостатъка, които донякъде ограничават използването му в електрониката:
