差分运算放大器基本知识
差分运算放大器基本知识
一．差分信号的特点：图1 差分信号1.差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。
差分信号会以一个共模信号V ocm为中心，如图1所示。
差分信号包含差模信号和公模信号两个部分，差模与公模的定义分别为：Vdiff=(V out+-V out-)/2，V ocm=(V out++V out-)/2。
2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。
如图1，绿色表示的是单端信号的摆幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。
所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。
3.差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。
In a differential system,keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage.Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise.4.差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。
Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system.二．分析差分放大器电路图2.差分放大器电路分析图如图2所示，差分放大电路分析的基本原则与普通运算放大器中虚断虚短原则相同，同时还具有其特有的分析原则：输出的差分信号幅度相同，相位相差180度，以V ocm共模电压为中心对称，差分信号的增益为Gain=R F/R G。
运算放大器知识点总结
u otu u i1i2运算放大器知识点总结1、 部分组成偏置电路，输入级，中间级，输出级。
2、零点漂移： （1）表现：输入u i =0时，输出有缓慢变化的电压产生。
（2）原因：由温度变化引起的。
当温度变化使第一级放大器的静态工作点发生微小变化时，这种变化量会被后面的电路逐级放大，最终在输出端产生较大的电压漂移。
因而零点漂移也叫温漂。
（3）衡量方法：将输出漂移电压按电压增益折算到输入端计算。
例如100,=u1A100=u2A 10000=u A如果输入等效为100uV ，漂移为1V 。
（4）减小漂移的措施： 采用差动放大电路采用温度补偿，非线性元件 3运放的输入级一般采用差动放大电路。
差动放大电路又称差分放大电路，它的输出电压与两个输入电压之差成正比。
它能较好地克服直接耦合放大器的零点漂移问题，是集成运算放大器的基本组成单元。
结构如右图：（1）对称性结构 β1=β2=β U BE1=U BE2= U BE r be1= r be2= r be R C1=R C2= R C R b1=R b2= R b（2）信号分类差模信号：i2i1id =uu u -ou VCC V EE ou V CC V EEi2uEE共模信号：)(21=i2i1icuuu+差模电压增益：idodud=uuA共模电压增益：icocuc=uuA总输出电压：icucidudocodo=uAuAuuu+=+211EEAB RRRVU+=3ABC3V7.0RUI-=2C3C2C1III==②动态恒流源等效电阻：)//1(321be33ce RRRrRrR+++=β等效，且212121//RRRRRR+⨯=（5）差动放大器输入、输出方式的接法u i1=u i2 =u ic，u id=0设u i1 ↑，u i2↑→u o1↓，u o2↓。
因u i1 = u i2，→u o1 = u o2→ u o= 0 (理想化)共模电压放大倍数A UC=0 i2i1u①双端输入双端输出共模电压放大倍数 A UC =0 差模输入电阻：()be s id 2r R R += 输出电阻：()be s id 2r R R += ②双端输入单端输出差模电压放大倍数：使用于将差分信号转化为单端输出的信号 差模输入电阻：()be id 2r R R b += 输出电阻：R 0=R C共模电压放大倍数 u i1=u i2 =u ic ， 设u i1 ↑，u i2 ↑→ i e1 ↑ ，i e1 ↑ 。
第三章 差动放大电路及集成运算放大器 第一节差动放大电路
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.1.1 差动放大电路的基本结构 差动放大电路如图３-１所示。
图3-2中可以算出差模输入电阻为: Rid＝２(ｒbe+Rb) 输出电阻为： Rο＝２RC
差动放大电路及集成运算放大器
3.1.3 共模输入信号与共模抑制比ＫCMR
在差动放大器两输入端同时输入一对极性相同、幅度相 同的信号称为共模输入方式。定义共模信号uic为两个输入信 号的算术平均值，即：
uic
ui1
差动放大电路及集成运算放大器
因此，其差模电压放大倍数为：
Aud
uo uid
Rc
Rb rbe
上式说明，该电压放大倍数与单管共射放大电路的电压
放大倍数相等。
这里我们用两套电路的元件实现的电压放大倍数和一套 电路相同。但该电路具有很好的超低频性能和很强的抑制零 点漂移的能力，这个问题下面还要详细讨论。
uo uo1 uo2 2uo1
差动放大电路及集成运算放大器
由图3-2可以计算出VT1、VT2的输出电压分别为：
VT1的输出电压：
uo1
Rcuid
2(Rb rbe )
VT2的输出电压：
uo 2
Rcuid
2(Rb rbe )
则差动放大电路的双端输出电压为：
uo
uo1
uo2
RCuid
Rb rbe
在一些超低频及直流放大电路中，级间耦合必须采用直 接耦合方式。直接耦合电路既能放大交流信号又能放大直流 信号，具有相当好的低频特性，所以又常称为直流放大器。 但由于其内部各级电路的静态工作点相互影响,给电路设计 和调整带来诸多不便。
运算放大器基本知识
运算放大器基本知识
运算放大器（Operational Amplifier，简称OP-AMP）是一种特殊的电子放大器，以其性能优良、可靠性高而被广泛应用。
运算放大器由直流耦合放大器、输出级和反馈网络组成。
运算放大器的特点如下：
1. 高增益：运算放大器具有非常高的直流电压增益，通常在
10^5至10^6之间。
2. 宽频带：运算放大器在0频到几兆赫兹的频率范围内能够提供线性放大。
3. 低失调：运算放大器的失调输入电压和失调输入电流非常小。
4. 大输入阻抗：运算放大器的输入阻抗通常很大，可以达到几兆欧姆。
5. 小偏移电压：运算放大器的输入端之间的偏移电压非常小。
6. 大输出电流：运算放大器的输出电流能够达到几百毫安。
运算放大器的基本运算包括放大、求和、差分和积分等。
运算放大器的输出电压等于输入电压与输入电阻之间的乘积。
通过调节反馈网络中的电阻和电容，可以实现各种各样的运算功能。
基本差分放大电路详解
基本差分放大电路详解：
差分放大电路是一种电子电路，通过对两个相同型号的管子的共模输入信号进行放大，实现差分信号的放大。
这种电路广泛应用于各种电子设备和系统中，如通信、测量、计算机等。
差分放大电路由两个完全对称的共射放大电路组成，每个管子的参数完全一样，温度特性也完全相同。
这两个管子的集电极分别接在一起，并通过公共电阻Ree 进行供电。
这样做的目的是使两个管子的工作点相同，从而减小了零点漂移的影响。
差分放大电路的特点包括：
1.抑制零点漂移：由于电路的对称性，差分放大电路可以有效地抑制零点漂移，提高
了电路的稳定性。
2.差模信号放大：差分放大电路主要对差模信号进行放大，这种信号是由两个输入端
输入大小相等、极性相反的信号组成的。
3.抑制共模信号：差分放大电路对共模信号有抑制作用，共模信号是指大小相等、极
性相同的两个信号。
差分放大电路在直接耦合电路和测量电路的输入端中有着广泛的应用。
由于其具有对称性，可以有效地稳定静态工作点，同时具有抑制共模信号的作用。
在实践中，为了获得更好的性能，可以采用适当的负反馈和温度补偿措施。
运算放大器学习的12个基础知识点
运算放大器学习的12个基础知识点一、一般反相/同相放大电路中都会有一个平衡电阻，这个平衡电阻的作用是什么?1、为芯片内部的晶体管提供一个合适的静态偏置，芯片内部的电路通常都是直接耦合的，它能够自动调节静态工作点。
但是，如果某个输入引脚被直接接到了电源或者地，它的自动调节功能就不正常了。
因为芯片内部的晶体管无法抬高地线的电压，也无法拉低电源的电压，这就导致芯片不能满足虚短、虚断的条件，电路需要另外分析。
2、消除静态基极电流对输出电压的影响，大小应与两输入端外界直流通路的等效电阻值平衡，这也是其得名的原因。
二、同相比例运算放大器，在反馈电阻上并一个电容的作用是什么?1、反馈电阻并电容形成一个高通滤波器, 局部高频率放大特别厉害。
2、防止自激。
三、运算放大器同相放大电路如果不接平衡电阻有什么后果?烧毁运算放大器，有可能损坏运放，电阻能起到分压的作用。
四、在运算放大器输入端上拉电容，下拉电阻能起到什么作用?是为了获得正反馈和负反馈，这要看具体连接，比如我把现在输入电压信号，输出电压信号，再在输出端取出一根线连到输入段。
那么由于上面的那个电阻，部分输出信号通过该电阻后获得一个电压值，对输入的电压进行分流，使得输入电压变小，这就是一个负反馈。
因为信号源输出的信号总是不变的，通过负反馈可以对输出的信号进行矫正。
五、运算放大器接成积分器，在积分电容的两端并联电阻RF的作用是什么?用于防止输出电压失控。
六、为什么一般都在运算放大器输入端串联电阻和电容?如果你非常熟悉运算放大器的内部电路的话，你就会知道，不论什么运算放大器都是由几个晶体管或是mos管组成。
在没有外接元件的情况下，运算放大器就是个比较器，同相端电压高的时候，会输出近似于正电压的电平，反之也一样。
但这样运放似乎没有什么太大的用处，只有在外接电路的时候，构成反馈形式，才会使运放有放大功能。
七、运算放大器同相放大电路如果平衡电阻不对有什么后果?1、同相反相端不平衡，输入为0时也会有输出，输入信号时输出值总比理论输出值大或小一个固定的数。
运算放大器的计算-差分运放
运算放大器的计算-差分运放
摘要：
I.运算放大器的概述
- 什么是运算放大器
- 运算放大器的基本构成
II.差分运放的概述
- 什么是差分运放
- 差分运放的构成和原理
III.差分运放的特性
- 差分运放的输入和输出特性
- 差分运放的频率响应特性
IV.差分运放的典型应用
- 差分运放在音频处理中的应用
- 差分运放在通信系统中的应用
V.差分运放的优缺点
- 差分运放的优点
- 差分运放的缺点
VI.结论
- 对差分运放的总结和展望
正文：
运算放大器是一种电子电路,可以将两个输入信号的差值放大,并输出放大的
结果。
运算放大器广泛应用于各种电子设备和系统中,例如音频放大器、滤波器、振荡器、信号处理器等。
差分运放是运算放大器的一种,具有两个输入端和一个输出端,可以用于放大两个输入信号之间的差值。
运算放大器 原理
运算放大器原理
运算放大器是一种电子设备，用于放大输入信号的幅度，并保持信号的准确性和稳定性。
它常用于信号处理、比较和运算等电路中。
运算放大器的原理基于差分放大器和反馈控制原理。
差分放大器是运算放大器的关键部分，它由两个输入端和一个输出端组成。
运算放大器的输入信号通过差分放大器进行放大，然后通过反馈电路返回到差分放大器的输入端，从而实现放大器输出的稳定和准确。
运算放大器的运算放大倍数也称为增益，可以通过控制反馈回路的参数来调整。
反馈回路通过将输出信号与输入信号的差异转换为一个负反馈信号，控制输入信号的放大倍数。
这样，运算放大器就可以提供一个固定的放大倍数，并将输入信号放大到所需的幅度。
运算放大器的输入阻抗很高，输出阻抗很低，这使得它可以与其他电路连接而不影响信号的质量。
此外，运算放大器具有宽带宽和高增益的特性，使其在各种信号处理和运算电路中广泛应用。
总之，运算放大器通过差分放大器和反馈控制原理实现输入信号的放大，并且保持输出信号的准确性和稳定性。
它是电子电路中重要的基础设备，被广泛用于信号处理和运算领域。
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一．差分信号的特点：
图1 差分信号
1.差分信号是一对幅度相同，相位相反的信号。
差分信号会以一个共模信号
V
ocm
为中心，如图1所示。
差分信号包含差模信号和公模信号两个部分，
差模与公模的定义分别为：Vdiff=(V
out+-V
out-
)/2，Vocm=(V
out+
+V
out-
)/2。
2.差分信号的摆幅是单端信号的两倍。
如图1，绿色表示的是单端信号的摆
幅，而蓝色表示的是差分信号的摆幅。
所以在同样电源电压供电条件下，使用差分信号增大了系统的动态范围。
3.差分信号可以抑制共模噪声，提高系统的信噪比。
In a differential
system, keeping the transport wires as close as possible to one another makes the noise coupled into the conductors appear as a common-mode voltage. Noise that is common to the power supplies will also appear as a common-mode voltage. Since the differential amplifier rejects common-mode voltages, the system is more immune to external noise.
4.差分信号可以抑制偶次谐波，提高系统的总谐波失真性能。
Differential systems provide increased immunity to external noise, reduced even-order harmonics, and twice the dynamic range when compared to signal-ended system.
二．分析差分放大器电路
图2.差分放大器电路分析图
如图2所示，差分放大电路分析的基本原则与普通运算放大器中虚断虚短原则相同，同时还具有其特有的分析原则：
输出的差分信号幅度相同，相位相差180度，以V ocm 共模电压为中心对称，差分信号的增益为Gain=R F /R G 。
具体分析：
图3 分析电路
A F 定义为开环差分增益：V OUT+-V OUT-=A F (V P -V N )，通常有A F >>1。
输入电压定义：V ID = V IN+-V IN 【1】；V IC =( V IN++V IN )/2【2】。
输出电压定义：V OD = V OUT+-V OUT-【3】；V OC =( V OUT++V OUT-)/2【4】；V OUT+-V OUT-=A F (V P -V N )【5】；V OC =V OCM 【6】。
计算节点电压有：
21
1212
34
3434
N IN OUT P IN OUT R R V V V R R R R R R V V V R R R R -+
+
-
=+++=+++
令3134R R R β=
+和1
212
R R R β=+，则节点V N 和V P 可表示为：
()()2211
11N IN OUT P IN OUT V V V V V V ββββ-++-=-+=-+【7、8】
由式7、8可简化出差分运放的方框图：
图4 方框图
由该图可以得出输入与输出的关系：（综合式5、7、8）
[]2112(1)(1)(1)(1)OUT F OUT F F IN IN V A V A A V V ββββ+-+-+-+=---【9】
由1~4式和6式导出：V OUT-=2V OC -V OUT+和V OC =V OCM ，结合上式有：
12112
12
1
(1)(1)2(
)12
1IN IN OCM F
OUT F F V V V A V A A βββββββ+-+---++=
++
+【10】
理想情况下有11F A β?和21F A β?，所以上式可简化为：
121
12
(1)(1)2IN IN OCM OUT V V V V βββββ+-+---+=
+【11】
同理可以得出：
12212
12
1
(1)(1)2(
)12
1IN IN OCM F
OUT F F V V V A V A A βββββββ+----+-++=
++
+【12】
简化后有：
122
12
(1)(1)2IN IN OCM OUT V V V V βββββ+----+-+=
+【13】
有此可求得：
[]121212
12
2(1)(1)2()
121IN IN OCM OD OUT OUT F F V V V V V V A A ββββββββ+-+----+-=-=
++
+【14】
简化后有：
[]121212
2(1)(1)2()
IN IN OCM OD OUT OUT V V V V V V ββββββ+-+----+-=-=
+【15】
由以上各式可以看出，差分放大器两输出的放大倍数是可以被分别控制的。
使用匹配电阻R 1=R 3，R 2=R 4，使反馈平衡，则有12βββ==，此时有：
2
1
111111OUT OUT F IN IN F F V V A R V V A R A ββββββ
+-+----==⨯==-++
采用平衡反馈，保证12ββ=，以避免由V OCM 产生V OD 的偏置。