常规放大电路和差分放大电路有什么不同

差动放大器,difference amplifer,可以在很高的共模电压的差分信号中,提取出差分信号。传递函数为 vout=(v+in)-(v-in)。
差分放大器 differential amplifer,指输入/输入均为差分信号的放大器。增益由外接电阻设置,对于差动放大器,请参考ad629数据手册。对于差分放大器,请参考ad831*系列。
差分放大电路基础
该放大器的传递函数为:
若r1 = r3 且r2 = r4,则公式 1 简化为:
应用电路:
电路一:
用运放做电流采样,再用单片机ad采集处理。
注:
1、rp10、rp11、cp8、cp9,是对输入做的rc滤波,后面的rp15和cp11是对输出做的rc滤波。
2、rp16是为了防止运放输出不够低的现象,电阻的阻值不宜过大过小,根据运放的阻抗选择。
3、dp6是为了防止输出端电压过高,烧坏cpu的io口。
4、rp12 = rp13,rp14=r10。 vout = rp14/rp12 *(vin+ -vin-)。
电路二:
注:
差分放大电路不再说了,这个电路是为了避免运放到了输出低端非线性的问题。
vout = rc9/rc8 * (vin+-vin-) +基准电压值。具体的计算过于复杂,不再说明。
常规放大电路和差分放大电路的区别 一、常规放大电路
暂时不讨论放大电路的工作原理,直接使用放大器的虚短(短路)和虚断(断路)性质来分析这一类电路,之所以在前面加个虚字,是因为放大器的两端并不是真正的短路或断路。如下图所示,虚短:up=un,虚断:ip=0; in=0。无论放大器接在何种电路中,这两个式子都是成立的。
图1 放大器性质
1、电压跟随器
电压跟随,听名字应该就能想到,它的作用就是输出电压uo应该是随着输入电压ui变化而变化的(uo=ui),如下图所示,由上面讲到的虚短性质,很容易得到ui=up=un=uo。有人会疑问,直接把ui接到uo,岂不是更加方便,要这个做什么。这个就要看电路需求而定了。电压跟随器的作用一般是起到隔离的作用,输入的电流太大的话,也不影响到输出的电流。
图2 电压跟随器电路图
2、电压放大电路
说了这么多,也没有看到放大器起到放大的作用,那么它是如下做到放大的电压作用的呢,且看下面这个电路。
图3 电压放大电路
从图3可以看到电路将输入电压放大了-3倍,这个负号来源,在图3中的公式推导已经说得很明白了。充分利用虚短和虚断的性质,加上外接电路,可以实现放大电压的功能(当然也可以缩小电压)。这个电路有一个小小的问题,就是它放大电压后有一个负号,平时我们要的都是输出电压与输入电压同符号,那么如何做到输出电压与同向呢,其实也很容易,且看下面电路图5。它的放大倍数也很好计算,元器件没有比上面多。但是这里又引是入一个新的问题,从下图4的公式推导中,可以明显看到,uo/ui》1,那么在我们需要将电压值缩小的场合,这个电路将不再适用。
图4 电压同向放大电路
那么如何做到同向的任一放大倍数的电路呢,也并不难,又请看下方图5电路。电路中多了两个电阻,成本并不会增加多少。由图中推导的公式,如果r1+r2=r3+r4,那么放大倍数uo/ui=r4/r1,这个电阻阻值大小是完全可以做到任意选择的。在实际电路的设计过程中,通常令r1=r3,r2=r4,这样可以使r1+r2=r3+r4成立,同时也能够很清晰地记住这个电路的放大倍数即为:uo/ui=r2/r1。
图5 电压同向任一放大倍数电路
二、差分放大电路
上面讲到的所有放大电路都有一个明显的特点,就是它们只是放大某一个电势点,另一个电势点是默认接地的。而有时我们需要放大电压的两端电势没有一个接地的,那么这个时候,上述所有放大电路将不再适用。我文章一开头提到的采样步进电机电流,就是这种情况,这个时候就是差分放大电路登场的时间了。
图6 差分放大电路
在使用差分放大电路时,有一点需要特别地注意,不仅|k*(u1-u2)|《15(最好是小于13v左右,取得比较好的效果),而且un与up应该也要小于15v,否则放大不会工作在线性区,导致电路非正常工作。

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