En differentialförstärkare är en elektronisk förstärkare med två ingångar, vars utsignal är lika med skillnaden i ingångsspänningar multiplicerad med en konstant . Det används i fall där det är nödvändigt att markera en liten spänningsskillnad mot bakgrunden av en betydande common-mode-komponent .
Utsignalen från en differentialförstärkare kan vara antingen enfasig eller differentiell. Detta bestäms av slutstegets kretsdesign .
Differentialförstärkartransistorer kan vara bipolära , fälteffekter eller ballistiska . De mest högfrekventa ( THz-intervallet ) är differentialförstärkare baserade på ett integrerat par ballistiska transistorer [1] [2] .
För att förförstärka en liten differentialsignal i högprecisionssystem kräver förstärkaren hög förstärkningsnoggrannhet , och i många fall även hög ingångsimpedans . Förstärkningsnoggrannhet uppnås vanligtvis genom att applicera djup negativ feedback runt op-förstärkaren . En differentialförstärkare baserad på en enda operationsförstärkare ger dock inte en hög ingångsresistans i storleksordningen flera megaohm , därför används ofta en enhet liknande den som visas i diagrammet . Här appliceras ingångsdifferentialspänningen (V2-V1) på den icke-inverterande ingången på op-förstärkaren, som inte används för återkoppling , och den inneboende ingångsimpedansen för precisionsoperationsförstärkarna är i storleksordningen flera hundra megaohm. Instrumentella differentialförstärkare används för noggrann spänningsupptagning från armarna på en elektronisk brygga och andra sensorer med låg utgångsimpedans . Industrin producerar mikrokretsar som liknar ovanstående schema, med ytterligare funktioner för inställning av förstärkning, filtrering av brus och frekvenskorrigering .
En differentialförstärkare är nödvändig i de fall då information inte bärs av spänningens absoluta värde vid någon punkt (relativt marknivån ), utan av spänningsskillnaden mellan två punkter. Ett typiskt exempel är en resistiv strömsensor kopplad i serie med den krets som studeras.
Differentialförstärkare bör användas närhelst det finns risk för common mode-brus i signalen. Till exempel när man mäter elektriska potentialer tagna från vissa punkter i en levande organism: när man tar ett elektrokardiogram, elektroencefalografi och liknande forskningsmetoder. Vanligtvis är det också nödvändigt att använda speciella signalöverföringslinjer, till exempel en skärmad tvåtrådslinje för att överföra en signal från en mikrofon (används till exempel i linjer med en XLR-kontakt ).
| Transistorförstärkare _ | ||
|---|---|---|
| Bipolära transistorer | ||
| FET |
| |
| Transistorsteg | ||