差分電路的電路構(gòu)型與計算,不會就點進(jìn)來看看
在這篇文章中,小編將對差分電路的電路構(gòu)型與計算的相關(guān)內(nèi)容和情況加以介紹以幫助大家增進(jìn)對它的了解程度,和小編一起來閱讀以下內(nèi)容吧。
一、差分電路
差分電路是具有這樣一種功能的電路。該電路的輸入端是兩個信號的輸入,這兩個信號的差值,為電路有效輸入信號,電路的輸出是對這兩個輸入信號之差的放大。設(shè)想這樣一種情景,如果存在干擾信號,會對兩個輸入信號產(chǎn)生相同的干擾,通過二者之差,干擾信號的有效輸入為零,這就達(dá)到了抗共模干擾的目的 。
1)三極管有一個溫度特性,溫度升高的時候,集電極電流會上升,反之下降。
2)如果兩個三極管的特性十分接近(配對),,溫度變化的時候,兩個管子的集電極電流變化也會基本相同。
為了消除溫度對電路的影響,可以設(shè)計一個特殊的電路來消除。下圖中是沒有差分的,溫度升高的時候,電極電流將上升,流過集電極電阻的電流也升高。這樣一來,集電極電阻兩端的電壓也會升高,Vcc不變,從而導(dǎo)致集電極電壓下降,U1下降了。假設(shè)下降了v。
結(jié)果總的輸出為U1-U2-v。U2是接地的等于零.,所以輸出為U1-v。由于受溫度升高的的影響,輸出下降了v,影響到了放大器的性能。
右圖是帶差分的,溫度升高的時候,同樣U1會下降,但同時U2也下降了,假設(shè)U1受溫度影響下降了v1。
U2受溫度影響下降了v2,結(jié)果總的輸出為(U1-v1)-(U2-v2)。
如果可以保證兩個差分管的性能基本一致(配對的一個方面),那v1和v2應(yīng)該相同,也就是v1=v2。
再看總的輸出(U1-v1)-(U2-v2)=U1-v1-U2+v2=U1-U2+v2-v1,因為v2=v1,所以輸出為U1-U2。
結(jié)果,由于受溫度影響而產(chǎn)生的電壓變化v1.v2被消除了。差分電路是具有這樣一種功能的電路。該電路的輸入端是兩個信號的輸入,這兩個信號的差值,為電路有效輸入信號,電路的輸出是對這兩個輸入信號之差的放大。設(shè)想這樣一種情景,如果存在干擾信號,會對兩個輸入信號產(chǎn)生相同的干擾,通過二者之差,干擾信號的有效輸入為零,這就達(dá)到了抗共模干擾的目的。
二、差分電路的電路構(gòu)型與計算
上圖是差分電路。
目標(biāo)處理電壓:是采集處理電壓,比如在系統(tǒng)中像母線電壓的采集處理,還有像交流電壓的采集處理等。 差分同相/反相分壓電阻:為了得到適合運(yùn)放處理的電壓,需要將高壓信號進(jìn)行分壓處理,如圖1中V1與V2兩端的電壓經(jīng)過分壓處理,最終得到適合運(yùn)放處理的電壓Vin+與Vin-。差分放大電路 反饋,對于運(yùn)算放大電路來說,運(yùn)放工作在線性區(qū),所以這里一定是負(fù)反饋,沒有反饋(開環(huán))或者是正反饋,那是比較器電路而不是放大電路,這時候運(yùn)放工作在飽和區(qū)或稱為非線性工作區(qū),正因為飽和,輸出才是電源電壓的幅值。
下圖是一種帶正反饋的運(yùn)放電路,這里就不能叫運(yùn)算放大電路了,因為運(yùn)放的開環(huán)放大倍數(shù)理想是無限大,當(dāng)然實際中不可能無限大,所以如下結(jié)構(gòu)是遲滯電壓比較器,運(yùn)放工作在非線性區(qū)或飽和區(qū)。
下圖依然是電壓比較器結(jié)構(gòu),上面已經(jīng)提到,運(yùn)放開環(huán)增益很大,不帶負(fù)反饋,工作就如非線性區(qū),當(dāng)做電壓比較器來使用。
運(yùn)算放大器,反饋電阻從輸出接到反相端“-”就是負(fù)反饋,當(dāng)然在輸出信號不超過電源電壓時(注:一切信號的能量來源是電源,輸出當(dāng)然不可能超過電源幅值),實現(xiàn)的功能就是放大信號的功能,相關(guān)視頻:看懂運(yùn)算放大器原理。接到同相端“+”就是正反饋,電路功能是電壓比較器。
當(dāng)然在實際當(dāng)中我們并不提倡用運(yùn)放去做電壓比較器,而是選用專用的比較器,如LM339、LM393、LM211等,因為比較器和運(yùn)放在實際當(dāng)中內(nèi)部器件的工作狀態(tài)還是有區(qū)別的。
比較器接了限流電阻—“R74、R77”,這是因為比較器在幅值切換時,快速上升或下降沿對后級容性負(fù)載進(jìn)行充放電,這個充放電電流來自這個有源器件—比較器,因此加限流電阻目的是防止電流沖擊。
RC濾波:可以酌情調(diào)節(jié),目的是防止輸出過沖等信號失真問題,相關(guān)文章推薦:各種濾波電路及原理。差分輸入電壓的計算
如下圖電路,為了便于計算,我們給定每個阻值。
差分電路的另一個特點是對稱性,R40=R56及R47=R55,差分分壓兩個支路電阻也是相等的。
Vin+和Vin-的值是如何計算的? 我們先通過繁瑣的計算來得到,然后再簡化計算。
首先,運(yùn)放的同相端5引腳和反相端6引腳,利用“虛短”得到,其中系數(shù)6是指6個100k的電阻,方便簡化式子:
那么通過分壓關(guān)系得到Vin+:
再次通過分壓關(guān)系得到Vin-:
那么就得到Vin+減Vin-的值。
其實還有一種簡單方法得到Vin+減Vin-的值,利用運(yùn)放的虛短特點,可將電路等效為:
所以要計算Vin+減Vin-的值,變得很容易,只是一個簡單的分壓電路而已,如下計算得到:
得到差分電壓輸入值是0.84V。
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