Как работи диференциалният усилвател в електрониката?
Здравейте! Като доставчик на електронни компоненти съм виждал от първа ръка как различните компоненти играят решаваща роля в различни електронни схеми. Един такъв важен елемент на веригата е диференциалният усилвател. В този блог ще разбия как работи диференциалният усилвател и защо е толкова полезен в електрониката.
Какво е диференциален усилвател?
Диференциалният усилвател е вид електронен усилвател, който усилва разликата между два входни сигнала, като същевременно отхвърля всички сигнали в общ режим. С по-прости думи, той разглежда вариацията между две входни напрежения и увеличава тази разлика. Това е супер удобно, защото в сценарии от реалния свят често има нежелани сигнали, които са общи и за двата входа (сигнали в общ режим) и ние не искаме те да влияят на нашия изход.
Основна структура и компоненти
Основната верига на диференциалния усилвател обикновено се състои от два транзистора (биполярни транзистори с преход или полеви транзистори), свързани в специфична конфигурация. Нека да разгледаме версията на биполярния транзистор (BJT) за простота.
Имаме два входни терминала, нека ги наречем $V_{in1}$ и $V_{in2}$. Всеки вход е свързан към базата на транзистор. Емитерите на тези два транзистора са свързани заедно и обикновено са предубедени от източник на постоянен ток. Колекторите на транзисторите са свързани към захранването чрез товарни резистори.
Как работи: Основите
Когато подадем две входни напрежения $V_{in1}$ и $V_{in2}$ към диференциалния усилвател, транзисторите реагират въз основа на разликата между тези напрежения.
Да приемем, че двете входни напрежения са равни, т.е. $V_{in1}=V_{in2}$. В този случай токовете, протичащи през двата транзистора, ще бъдат еднакви. Тъй като колекторите са свързани към товарни резистори, спадовете на напрежението в тези резистори също ще бъдат еднакви. Така че изходното напрежение, което е разликата между напреженията на двата колектора, ще бъде нула. Това е отхвърлянето на сигнала в общ режим.
Сега, ако $V_{in1}$ е по-голямо от $V_{in2}$, транзисторът, свързан към $V_{in1}$, ще провежда повече ток в сравнение с този, свързан към $V_{in2}$. Това причинява по-голям спад на напрежението в товарния резистор на първия транзистор и по-малък спад на напрежението в товарния резистор на втория транзистор. В резултат на това ще има ненулево изходно напрежение, което представлява усилената разлика между $V_{in1}$ и $V_{in2}$.
Коефициент на отхвърляне на общ режим (CMRR)
Способността на диференциалния усилвател да отхвърля сигнали в общ режим се измерва чрез коефициента на отхвърляне в общ режим (CMRR). Дефинира се като съотношението на усилването на диференциалния режим ($A_d$) към усилването на общия режим ($A_{cm}$).
[CMRR = \frac{A_d}{A_{cm}}]
Високият CMRR е желателен, защото това означава, че усилвателят може ефективно да игнорира сигналите в общ режим и да се фокусира върху усилването на диференциалния сигнал. Например, във висококачествен диференциален усилвател, CMRR може да бъде в диапазона от 80 - 100 dB.
Приложения на диференциални усилватели
Диференциалните усилватели имат широк спектър от приложения в електрониката.
- Инструментални усилватели: Използват се в измервателно и тестово оборудване. Те трябва да усилват малки диференциални сигнали, като същевременно отхвърлят обикновения шум, който може да присъства в измервателната среда. Например, във верига на температурен сензор, диференциалният усилвател може да усили малката разлика в напрежението, генерирана от сензора, като същевременно игнорира всеки електрически шум, който присъства на двете входни линии.
- Аудио системи: Диференциалните усилватели се използват в аудио предусилвателите за подобряване на съотношението сигнал-шум. Те могат да отхвърлят всяко бръмчене или смущения, които са общи за двата входни канала.
- Комуникационни системи: В комуникационните системи диференциалните усилватели се използват за усилване на диференциалните сигнали, предавани по кабели на дълги разстояния. Това помага за намаляване на ефектите от електромагнитни смущения (EMI) и кръстосани смущения.
Нашите електронни компоненти за диференциални усилватели
Като доставчик на електронни компоненти, ние предлагаме разнообразие от компоненти, които могат да се използват във вериги на диференциални усилватели. Например, имаме висококачествени резистори и кондензатори, които са от съществено значение за отклоняването на транзисторите и настройката на усилването на усилвателя.
Имаме и голям избор от транзистори, както BJT, така и FET, които могат да се използват за изграждане на диференциални усилватели. Тези транзистори имат отлични работни характеристики, като високо усилване и нисък шум, които са от решаващо значение за добре функциониращ диференциален усилвател.
В допълнение, ние предлагаме някои кондензатори, които могат да се използват в свързани вериги. Вижте нашитеCBB65 AC моторен кондензатор,Стартов кондензатор CD60, иCBB61 Стартов кондензатор за променлив ток. Докато те са главно за двигателни приложения, те могат да се използват и в някои захранващи или филтърни вериги, които са част от по-голяма система, съдържаща диференциални усилватели.
Защо да изберете нашите компоненти?
Нашите компоненти се доставят от надеждни производители и са щателно тествани, за да гарантират високо качество и производителност. Разбираме колко е важно да имаме компоненти, които работят последователно в електронните схеми, особено в критични приложения като диференциални усилватели.
Ние също така предлагаме конкурентни цени и отлично обслужване на клиентите. Независимо дали сте любител, който изгражда малък проект, или сте професионален инженер, който работи върху мащабен дизайн, ние сме тук, за да ви помогнем да намерите правилните компоненти за вашите нужди.
Нека се свържем и обсъдим вашата поръчка
Ако търсите електронни компоненти за вашите вериги на диференциални усилватели или други проекти, не се колебайте да се свържете с нас. Ние сме повече от щастливи да обсъдим вашите изисквания, да предоставим техническа поддръжка и да предложим конкурентни оферти. Независимо дали имате нужда от малко количество за създаване на прототип или поръчка за широкомащабно производство, ние ще ви покрием.
Референции
- Хоровиц, П. и Хил, У. (1989). Изкуството на електрониката. Cambridge University Press.
- Sedra, AS, & Smith, KC (2015). Микроелектронни схеми. Oxford University Press.