แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียล (DU) ใช้เพื่อขยายความแตกต่างระหว่างสัญญาณอินพุตสองสัญญาณ สามารถคิดได้ว่าเป็นวงจรอนาล็อกที่มีอินพุตสองตัวและหนึ่งเอาต์พุต
เครื่องขยายเสียงที่ใช้ในงานไฟฟ้าต่างๆและวงจรอิเล็กทรอนิกส์สำหรับสร้างสัญญาณและดำเนินการทางคณิตศาสตร์เรียกว่าวงจรขยายการดำเนินงาน (OA) เป็นส่วนประกอบหลักของคอมพิวเตอร์อนาล็อกอิเล็กทรอนิกส์ การประดิษฐ์ของพวกเขาในช่วงต้นทศวรรษ 1940 นำไปสู่การเปลี่ยนเครื่องคำนวณเชิงกลด้วยอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่เงียบและรวดเร็ว คอมพิวเตอร์อนาล็อกจำนวนมากใช้หลอดสุญญากาศที่มีจำหน่ายทั่วไปจาก บริษัท George Philbrick ในปีพ. ศ. 2495
ในปีพ. ศ. 2506 Bob Widlar จาก Fairchild Semiconductor ได้สร้างออปแอมป์วงจรเดียว A702 ซึ่งเป็น IC op-amp แบบเสาหินตัวแรก
แอมพลิฟายเออร์ปฏิบัติการที่แตกต่างสามารถประกอบในวงจรดังแสดงในรูปด้านล่างซึ่งประกอบด้วยทรานซิสเตอร์ T1 และ T2 สองตัว
รีโมทคอนโทรลมีสองอินพุต I1 และ I2 และสองเอาต์พุตV1out และ V2out อินพุต I1 ถูกป้อนเข้ากับเทอร์มินัลฐานของทรานซิสเตอร์ T1 อินพุต I2 ถูกป้อนเข้ากับเทอร์มินัลฐานของทรานซิสเตอร์ T2 เอาต์พุตตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ T1 และทรานซิสเตอร์ T2 เชื่อมต่อกับตัวต้านทานอิมิตเตอร์ทั่วไป ดังนั้นอินพุตสองอินพุต I1 และ I2 จะส่งผลต่อเอาต์พุต V1out และ V2out วงจรประกอบด้วยสองแรงดันไฟฟ้า Vcc และ Vee แต่ไม่มีขากราวด์ แม้จะมีแรงดันไฟฟ้าเดียววงจรก็สามารถทำงานได้ตามปกติ (ในทำนองเดียวกันเมื่อใช้แรงดันไฟฟ้าสองแหล่งจ่าย) ดังนั้นจุดตรงข้ามของแรงดันไฟฟ้าบวกและแรงดันไฟฟ้าลบจึงเชื่อมต่อกับกราวด์
การทำงานของแอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลแสดงไว้ในแผนภาพในรูปด้านล่าง
หากสัญญาณอินพุต (I1) ถูกนำไปใช้กับฐานทรานซิสเตอร์ T1 จากนั้นแรงดันไฟฟ้าที่เป็นบวกจะปรากฏขึ้นผ่านตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์ T1 ซึ่งจะมีขนาดเล็กลง หากไม่ใช้สัญญาณอินพุต (I1) กับฐานของทรานซิสเตอร์ T1 แรงดันไฟฟ้าที่เป็นบวกจะปรากฏขึ้นผ่านตัวต้านทานที่เชื่อมต่อกับทรานซิสเตอร์ทรานซิสเตอร์ T1 ซึ่งจะมีขนาดใหญ่
อาจกล่าวได้ว่าเอาต์พุตที่กลับด้านออกไปผ่านเทอร์มินัลตัวเก็บรวบรวมของทรานซิสเตอร์ T1 ตามสัญญาณอินพุต I1 ที่จ่ายให้กับเทอร์มินัลฐาน T1 ถ้า T1 เปิดอยู่โดยใช้ค่าบวกเป็น I1 กระแสไฟฟ้าผ่านความต้านทานของตัวปล่อยจะเพิ่มขึ้นเมื่อกระแสของตัวปล่อยและกระแสของตัวสะสมใกล้เคียงกัน หากแรงดันตกคร่อมความต้านทานของตัวปล่อยเพิ่มขึ้นตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ทั้งสองจะไปในทิศทางบวก ถ้าตัวปล่อยทรานซิสเตอร์ T2 เป็นบวกฐานของ T2 จะเป็นลบและในสถานะนี้กระแสจะน้อยลง และจะมีแรงดันตกคร่อมตัวต้านทานน้อยกว่าที่เชื่อมต่อกับขาสะสมของทรานซิสเตอร์ T2
ดังนั้นในแง่บวกนี้อินพุตตัวรวบรวม T2 จะไปในทิศทางบวก อาจกล่าวได้ว่าเอาต์พุตที่ไม่กลับด้านที่ปรากฏที่เทอร์มินัลคอลเลกชันของทรานซิสเตอร์ T2 นั้นขึ้นอยู่กับสัญญาณอินพุตที่ใช้กับฐานของ T1 แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลรับสัญญาณเอาต์พุตระหว่างขั้วรวมของทรานซิสเตอร์ T1 และ T2 จากแผนภาพด้านบนสันนิษฐานว่าลักษณะทั้งหมดของทรานซิสเตอร์ T1 และ T2 เหมือนกันและถ้าแรงดันไฟฟ้าฐาน Vb1 เท่ากับ Vb2 (แรงดันฐานของทรานซิสเตอร์ T1 เท่ากับแรงดันฐานของทรานซิสเตอร์ T2) จากนั้นกระแสตัวปล่อยของทรานซิสเตอร์ทั้งสองจะเท่ากัน (Iem1 = Iem2)
ดังนั้นกระแสรวมของตัวปล่อยจะเป็นผลรวมของกระแสตัวปล่อย T1 (Iem1) และ T2 (Iem2) การคำนวณแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกัน Iem1 = Iem2 Ie = Iem1 + Iem2 Vev = Vb-Vb em I em = (Vb-Vb em) / Rem. ดังนั้นกระแสของตัวปล่อยจะคงที่โดยไม่คำนึงถึงค่า hfe ของทรานซิสเตอร์ T1 และ T2 หากความต้านทานที่เชื่อมต่อกับเทอร์มินัลสะสม T1 และ T2 เท่ากันแรงดันไฟฟ้าของตัวสะสมก็จะเท่ากันด้วย
เครื่องขยายเสียงนี้ (Op-amp เวอร์ชันภาษาอังกฤษ) สามารถเหมาะอย่างยิ่งกับอัตราขยายและแบนด์วิดท์ที่ไม่มีที่สิ้นสุดเมื่อใช้ในโหมดวงเปิดที่มีค่า DC ทั่วไปมากกว่า 100,000 หรือ 100 dB แอมพลิฟายเออร์กระแสดิฟเฟอเรนเชียลของ op-amp มีอินพุตสองอินพุตซึ่งหนึ่งในนั้นกลับด้าน ความแตกต่างที่ขยายระหว่างอินพุตเหล่านี้คือเอาต์พุตเป็นแรงดันไฟฟ้า แอมพลิฟายเออร์ที่ใช้งานได้ในอุดมคติมีอัตราขยายที่สูง สิ่งนี้ควรแสดงสัญลักษณ์อินฟินิตี้ด้วยสัญลักษณ์ใหม่ แอมป์ทำงานบนอุปกรณ์จ่ายไฟบวก (+ V) คู่หรือค่าลบ (-V) ที่สอดคล้องกันหรือสามารถทำงานกับแรงดันไฟฟ้าคงที่เดียว
พวกเขาประกอบด้วยความจริงที่ว่าเครื่องขยายเสียงมีอิมพีแดนซ์อินพุตไม่มีที่สิ้นสุด (Z = ∞) ซึ่งส่งผลให้ไม่มีกระแสไหลเข้าสู่หนึ่งในสองอินพุตและแรงดันไบอัสอินพุตเป็นศูนย์ V1 = V2 op amp ยังมีอิมพีแดนซ์เอาต์พุตเป็นศูนย์ (Z = 0) เครื่องขยายสัญญาณออปติคัลตรวจจับความแตกต่างระหว่างสัญญาณแรงดันไฟฟ้าที่ใช้กับขั้วอินพุตทั้งสองขั้วแล้วคูณด้วยอัตราขยายที่กำหนดไว้ล่วงหน้า (A) อัตราขยาย (A) นี้มักเรียกว่า Open Loop Gain Op-amps สามารถเชื่อมต่อได้ในสองการกำหนดค่าพื้นฐาน - กลับด้านและไม่กลับด้าน
สำหรับข้อเสนอแนะเชิงลบถ้าแรงดันไฟฟ้าข้อเสนอแนะอยู่ในการป้องกันเฟสที่อินพุตกำไรโดยรวมจะลดลง สำหรับการตอบรับเชิงบวกเมื่อแรงดันไฟฟ้าป้อนกลับอยู่ใน "เฟส" อินพุตไปยังเครื่องขยายเสียงจะเพิ่มขึ้น การเสียบเอาต์พุตกลับเข้ากับขั้วต่ออินพุทเชิงลบจะได้รับผลตอบรับ 100% ส่งผลให้เกิดวงจรตามแรงดันไฟฟ้า (บัฟเฟอร์) ที่มีอัตราขยายคงที่ 1 (Unity) โดยการเปลี่ยนตัวต้านทานแบบตอบกลับคงที่ (Rƒ) สำหรับโพเทนชิออมิเตอร์วงจรจะมีอัตราขยายที่ปรับได้
ขั้นพื้นฐาน:
ขั้นพื้นฐาน:
หลักการทำงานแสดงไว้ในแผนภาพด้านล่าง
มันถูกสร้างขึ้นโดยใช้สองการจับคู่ทรานซิสเตอร์ในการกำหนดค่าตัวปล่อยทั่วไปซึ่งตัวปล่อยที่เชื่อมต่อกัน วงจรอย่างง่ายที่สามารถขยายสัญญาณขนาดเล็กที่ใช้ระหว่างอินพุตสองตัวในขณะที่ยังคงระงับสัญญาณรบกวนทั่วไปของอินพุตทั้งสอง
แอมพลิฟายเออร์ดิฟเฟอเรนเชียลบนไบโพลาร์ทรานซิสเตอร์ (BJT) มีโทโพโลยีที่ไม่เหมือนใคร: สองอินพุตและสองเอาต์พุต แม้ว่าคุณจะสามารถใช้ได้เพียงเอาต์พุตเดียว แต่ความแตกต่างระหว่างเอาต์พุตทั้งสองจะเพิ่มผลตอบแทนเป็นสองเท่า! และปรับปรุงการปฏิเสธโหมดทั่วไป (CMR) เมื่อสัญญาณโหมดทั่วไปเป็นแหล่งสัญญาณรบกวนหรือ DC offset จากระยะก่อนหน้า
ตามวิธีการป้อนข้อมูลอินพุตและเอาต์พุตแอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกันสามารถมีการกำหนดค่าที่แตกต่างกันสี่แบบดังที่แสดงด้านล่าง
เมื่อออกแบบส่วนประกอบอาคารแบบอะนาล็อก(พรีแอมพลิฟายเออร์ตัวกรองและอื่น ๆ ประเภทต่างๆ) เป็นสิ่งสำคัญควบคู่ไปกับการพัฒนาโซลูชันที่ทันสมัยสำหรับเทคโนโลยีซับไมครอนแบบลึกเพื่อให้ความสนใจกับโซลูชันโครงสร้างใหม่ของอุปกรณ์ขยายสัญญาณแบบดั้งเดิม
DC Differential Amplifier(DUPT) แรงดันไฟฟ้าขาออกเป็นสัดส่วนกับความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าอินพุตทั้งสอง ซึ่งสามารถแสดงในรูปของสมการได้ดังนี้ V out = A * ((Vin +) - (Vin-)) โดยที่ A = gain
ในวงจรที่ใช้งานได้จริง DU ใช้เพื่อขยายสัญญาณ: พัลส์ผ่านสายไฟยาวเสียงความถี่วิทยุการควบคุมมอเตอร์และเซอร์โวมอเตอร์คลื่นไฟฟ้าข้อมูลเกี่ยวกับอุปกรณ์จัดเก็บข้อมูลแม่เหล็ก
แอมพลิฟายเออร์ที่แตกต่างกันมีข้อเสียหลายประการซึ่งค่อนข้าง จำกัด การใช้งานในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์:
