差分放大电路图讲解差分放大电路原理解析和计算公式

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差分放大电路图讲解差分放大电路原理解析和计算公式

2023-08-17 06:59:59 来源：衡丽小 中

差分运算放大电路，对共模信号得到有效抑制，而只对差分信号进行放大，因而得到广泛的用。

(相关资料图)

差分电路的电路构型

图1 差分电路

目标处理电压：是采集处理电压，比如在系统中像母线电压的采集处理，还有像交流电压的采集处理等。

差分同相/反相分压电阻：为了得到适合运放处理的电压，需要将高压信号进行分压处理，如图1中V1与V2两端的电压经过分压处理，最终得到适合运放处理的电压Vin+与Vin-。

差分放大电路：

反馈，对于运算放大电路来说，运放工作在线性区，所以这里一定是负反馈，没有反馈（开环）或者是正反馈，那是比较器电路而不是放大电路，这时候运放工作在饱和区或称为非线性工作区，正因为饱和，输出才是电源电压的幅值。

图2是一种带正反馈的运放电路，这里就不能叫运算放大电路了，因为运放的开环放大倍数理想是无限大，当然实际中不可能无限大，所以如下结构是迟滞电压比较器，运放工作在非线性区或饱和区。

图2

图3，依然是电压比较器结构，上面已经提到，运放开环增益很大，不带负反馈，工作就如非线性区，当做电压比较器来使用。

图3

运算放大器，反馈电阻从输出接到反相端"-"就是负反馈，当然在输出信号不超过电源电压时（注：一切信号的能量来源是电源，输出当然不可能超过电源幅值），实现的功能就是放大信号的功能；接到同相端"+"就是正反馈，电路功能是电压比较器。当然在实际当中我们并不提倡用运放去做电压比较器，而是选用专用的比较器，如LM339、LM393、LM211等，因为比较器和运放在实际当中内部器件的工作状态还是有区别的。

比较器接了限流电阻—"R74、R77"，这是因为比较器在幅值切换时，快速上升或下降沿对后级容性负载进行充放电，这个充放电电流确来自这个有源器件—比较器，因此加限流电阻目的是防止电流冲击。

RC滤波：可以酌情调节，目的是防止输出过冲等信号失真问题

差分输入电压的计算

图4电路，为了便于计算，我们给定每个阻值。

差分电路的另一个特点是对称性，R40=R56及R47=R55，差分分压两个支路电阻也是相等的。

图4

Vin+和Vin-的值是如何计算的？

我们先通过繁琐的计算来得到，然后再简化计算。

首先，运放的同相端5引脚和反相端6引脚，利用"虚短"得到，其中系数6是指6个100k的电阻，方便简化式子：

那么通过分压关系得到Vin+：

再次通过分压关系得到Vin-：

那么就得到Vin+减Vin-的值。