Um amplificador diferencial (DU) é usado para amplificar a diferença entre dois sinais de entrada. Pode ser considerado um circuito analógico com duas entradas e uma saída.
Amplificadores usados em vários sistemas elétricose os circuitos eletrônicos para gerar sinais e realizar operações matemáticas são chamados de amplificadores operacionais (OA). Eles são os principais componentes de um computador eletrônico analógico. Sua invenção no início dos anos 1940 levou à substituição das calculadoras mecânicas por aparelhos eletrônicos silenciosos e rápidos. Muitos computadores analógicos dependiam de tubos de vácuo comercialmente disponíveis na George Philbrick Company em 1952.
Em 1963, Bob Widlar, da Fairchild Semiconductor, construiu o amplificador operacional de circuito único A702, o primeiro amplificador operacional de IC monolítico.
Um amplificador operacional diferencial pode ser montado em um circuito conforme mostrado na figura abaixo, que consiste em dois transistores T1 e T2.
O controle remoto possui duas entradas I1 e I2 e duas saídasV1out e V2out. A entrada I1 é alimentada ao terminal base do transistor T1, a entrada I2 é alimentada ao terminal base do transistor T2. As saídas do emissor do transistor T1 e do transistor T2 são conectadas a um resistor emissor comum. Assim, as duas entradas I1 e I2 afetarão as saídas V1out e V2out. O circuito tem duas tensões de alimentação Vcc e Vee, mas não há pino de aterramento. Mesmo com uma tensão de alimentação, o circuito pode operar normalmente (de forma semelhante ao usar duas tensões de alimentação). Portanto, os pontos opostos de tensão positiva e tensão de alimentação negativa são conectados ao aterramento.
A operação de um amplificador diferencial é mostrada no diagrama da figura abaixo.
Se o sinal de entrada (I1) for aplicado à basetransistor T1, então uma queda de tensão positiva aparece através do resistor conectado ao transistor transistor T1, que será menor. Se o sinal de entrada (I1) não for aplicado à base do transistor T1, então uma queda de tensão positiva aparecerá através do resistor conectado ao transistor transistor T1, que será grande.
Pode-se dizer que a saída inversora saindoatravés do terminal coletor do transistor T1, com base no sinal de entrada I1 fornecido ao terminal base T1. Se T1 for ligado aplicando um valor positivo de I1, então a corrente através da resistência do emissor aumenta quando a corrente do emissor e a corrente do coletor são quase iguais. Se a queda de tensão na resistência do emissor aumentar, o emissor de ambos os transistores vai na direção positiva. Se o emissor do transistor T2 for positivo, a base de T2 será negativa e, neste estado, a corrente será menor. E haverá menos queda de tensão no resistor conectado ao pino coletor do transistor T2.
Portanto, para este positivoa entrada do coletor T2 irá na direção positiva. Pode-se dizer que a saída não inversora que aparece no terminal coletor do transistor T2 é baseada no sinal de entrada aplicado na base de T1. O amplificador diferencial recebe um sinal de saída entre os terminais do coletor dos transistores T1 e T2. A partir do diagrama esquemático acima, assume-se que todas as características dos transistores T1 e T2 são idênticas, e se as tensões de base Vb1 são iguais a Vb2 (a tensão de base do transistor T1 é igual à tensão de base do transistor T2), então as correntes do emissor de ambos os transistores serão iguais (Iem1 = Iem2).
Assim, a corrente total do emissor será igual aa soma das correntes do emissor T1 (Iem1) e T2 (Iem2). Cálculo do amplificador diferencial. Iem1 = Iem2 Ie = Iem1 + Iem2 Vev = Vb-Vb em I em = (Vb-Vb em) / Rem. Assim, a corrente do emissor permanece a mesma, independentemente do valor hfe dos transistores T1 e T2. Se as resistências conectadas aos terminais do coletor T1 e T2 forem iguais, então suas tensões de coletor também serão iguais.
Este amplificador (Op-amp, versão em Inglês) podeser ideal com ganho e largura de banda infinitos quando usado no modo de malha aberta com um ganho DC típico maior que 100.000 ou 100 dB. O amplificador de corrente diferencial op-amp tem duas entradas, uma das quais é invertida. A diferença amplificada entre essas entradas é emitida como uma tensão. O amplificador operacional ideal tem um ganho infinitamente alto. Isso deve expressar o símbolo do infinito com um novo símbolo. O amplificador operacional opera com alimentação dupla positiva (+ V) ou negativa (-V) correspondente, ou pode operar com uma única tensão de alimentação constante.
Eles consistem no fato de que tal amplificador temimpedância de entrada infinita (Z = ∞), que resulta em nenhuma corrente fluindo em uma de suas duas entradas e tensão de polarização de entrada zero V1 = V2. O amplificador operacional também tem impedância de saída zero (Z = 0). Os amplificadores ópticos detectam a diferença entre os sinais de tensão aplicados aos seus dois terminais de entrada e, em seguida, os multiplicam por algum ganho predeterminado (A). Este ganho (A) é freqüentemente referido como Ganho de Malha Aberta. Os amplificadores operacionais podem ser conectados em duas configurações básicas - inversores e não inversores.
Para feedback negativo, se a tensãoo feedback está em antifase na entrada, o ganho geral diminui. Para feedback positivo, quando a tensão de feedback está em "fase", a entrada para o amplificador é aumentada. Conectar a saída de volta ao conector de entrada negativa atinge 100% de feedback, resultando em um circuito seguidor de tensão (buffer) com um ganho constante de 1 (Unidade). Ao substituir o resistor de feedback fixo (Rƒ) pelo potenciômetro, o circuito terá um ganho ajustável.
Básico:
Básico:
Seu princípio de operação é mostrado no diagrama abaixo.
É construído usando duas combinaçõestransistores em uma configuração de emissor comum, cujos emissores estão conectados uns aos outros. Um circuito simples capaz de amplificar pequenos sinais aplicados entre duas entradas e, ao mesmo tempo, suprimir os sinais de ruído comuns a ambas as entradas.
Amplificador diferencial em bipolartransistores (BJT) tem uma topologia única: duas entradas e duas saídas. Embora apenas uma saída possa ser usada, a diferença entre as duas saídas duplica o retorno! E melhora a rejeição de modo comum (CMR) quando o sinal de modo comum é uma fonte de ruído ou deslocamento DC de um estágio anterior.
Com base nos métodos de entrada de dados de entrada e saída, os amplificadores diferenciais podem ter quatro configurações diferentes, conforme mostrado abaixo.
Ao projetar blocos de construção analógicos(vários tipos de pré-amplificadores, filtros, etc.), junto com o desenvolvimento de soluções modernas para tecnologias submicrônicas profundas, é importante prestar atenção às novas soluções estruturais dos dispositivos de amplificação tradicionais.
Amplificador diferencial DC(DUPT), sua tensão de saída é proporcional à diferença entre as duas tensões de entrada. Isso pode ser representado na forma de uma equação da seguinte forma: V out = A * ((Vin +) - (Vin-)), onde A = ganho.
Em circuitos práticos, o DU é usado para amplificar: pulsos por fios longos, som, radiofrequências, controle de motores e servomotores, eletrocardiogramas, informações sobre dispositivos de armazenamento magnético.
O amplificador diferencial tem uma série de desvantagens, que limitam um pouco seu uso na eletrônica:
