差分运放总结
差分运放积分
差分运放积分
差分运放积分是一种可以通过运放来实现积分运算的电路。
差分
运放（Differential Amplifier）是一种能够将两个输入信号的差值
放大的放大器，积分运算是对输入信号进行时间上的累积运算。
差分运放积分电路的基本原理是将输入信号通过一个差分运放放
大器进行放大，并将放大后的信号通过一个电容进行积分。
电容的电
压将根据输入信号的变化率进行积累，从而实现积分运算。
差分运放积分电路一般由一个差分运放放大器和一个电容组成。
差分运放放大器负责将输入信号的差值放大，而电容则负责实现输入
信号的积分运算。
输入信号经过差分运放放大器放大后，通过电容进
行积分，电容的电压随着时间的变化而变化，达到积分的效果。
差分运放积分电路常用于模拟电路中的信号处理和滤波，可以用
于对信号进行积分运算或者滤除高频成分。
它在模拟电路中具有广泛
的应用，例如在音频处理、生物医学信号处理等领域都有应用。
同时，差分运放积分电路也可以作为一个基本的积分器模块，可以被其他电
路模块组合使用，实现更复杂的功能。
运放差分放大电路原理知识介绍
运放差分放大电路原理知识介绍文件管理序列号：[K8UY-K9IO69-O6M243-OL889-F88688]差分放大电路（1）对共模信号的抑制作用 差分放大电路如图所示。
特点：左右电路完全对称。
原理：温度变化时，两集电极电流增量相等，即C2C1I I ∆=∆，使集电极电压变化量相等，CQ2CQ1V V ∆=∆，则输出电压变化量0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，电路有效地抑制了零点漂移。
若电源电压升高时，仍有0C2C1O =∆-∆=∆V V V ，因此，该电路能有效抑制零漂。
共模信号：大小相等，极性相同的输入信号称为共模信号。
共模输入：输入共模信号的输入方式称为共模输入。
（2）对差模信号的放大作用 基本差分放大电路如图。
差模信号：大小相等，极性相反的信号称为差模信号。
差模输入：输入差模信号的输入方式称为差模输入。
在图中，I 2I 1I 21v v v =-=， 放大器双端输出电压o v ??I v I v I v C2C1)21(21v A v A v A v v =--=-差分放大电路的电压放大倍数为可见它的放大倍数与单级放大电路相同。
（3）共模抑制比共模抑制比CMR K ：差模放大倍数d v A 与共模放大倍数c v A 的比值称为共模抑制比。
缺点：第一，要做到电路完全对称是十分困难的。
第二，若需要单端输出，输出端的零点漂移仍能存在，因而该电路抑制零漂的优点就荡然无存了。
改进电路如图（b）所示。
在两管发射极接入稳流电阻R。
使其即有高的e差模放大倍数，又保持了对共模信号或零漂强抑制能力的优点。
在实际电路中，一般都采用正负两个电源供电，如图所示（c）所示。
差分放大电路一. 实验目的:1．掌握差分放大电路的基本概念；2．了解零漂差生的原理与抑制零漂的方法；3．掌握差分放大电路的基本测试方法。
二. 实验原理:1.由运放构成的高阻抗差分放大电路图为高输入阻抗差分放大器,应用十分广泛.从仪器测量放大器,到特种测量放大器,几乎都能见到其踪迹。
差分运放电路计算公式
差分运放电路计算公式
差分运放电路是一种常见的电路，它可以在信号放大、滤波、比较等方面发挥重要作用。
要设计和分析差分运放电路，需要掌握一些基本的计算公式。
一、差分放大器电路计算公式
差分放大器是差分运放电路的基本形式，其放大倍数可以通过下列公式计算：
A(diff) = - R(f)/R(i)
其中，A(diff)表示差分放大器的放大倍数，R(f)表示反馈电阻的阻值，R(i)表示输入电阻的阻值。
二、低通滤波器电路计算公式
差分运放电路还可以用于低通滤波器的设计。
低通滤波器的截止频率可以通过下列公式计算：
f(cut) = 1 / (2πRC)
其中，f(cut)表示截止频率，R表示电阻的阻值，C表示电容的容值。
三、比较器电路计算公式
差分运放电路还可以用于比较器的设计。
比较器的阈值电压可以通过下列公式计算：
V(th) = ± V(ref) / (1 + R(f)/R(i))
其中，V(th)表示阈值电压，V(ref)表示参考电压的电压值，R(f)表示反馈电阻的阻值，R(i)表示输入电阻的阻值。
'+'号表示输出高
电平，'-'号表示输出低电平。
以上是差分运放电路的一些基本计算公式，掌握这些公式可以帮助电路设计者更好地设计和分析差分运放电路。
差分运放放大电路公式
差分运放放大电路公式差分运放（Differential Amplifier）是一种常用的放大电路，其主要功能是将输入信号进行放大和差分运算。
差分运放放大电路的公式是指用来描述其输入输出关系的数学表达式，它是电路设计和分析的基础。
差分运放放大电路的公式可以用以下方式表示：Vout = Ad*(V2 - V1) + Vcm其中，Vout 表示输出电压，Ad 表示差分增益，V2 和 V1 分别表示差分输入信号的电压，Vcm 表示共模电压。
差分运放放大电路的公式可以分为两部分来理解，一部分是差分输入信号的放大，另一部分是对共模信号的处理。
差分运放放大电路对差分输入信号进行放大。
差分输入信号是指两个输入信号之间的差值，即 V2 - V1。
通过差分放大器的放大作用，这个差值可以被放大为输出电压的一部分。
差分增益 Ad 表示了差分放大器的放大倍数，它可以决定放大器对差分输入信号的放大程度。
差分运放放大电路还对共模信号进行处理。
共模信号是指两个输入信号的平均值，即 (V2 + V1)/2。
由于差分运放器是差分放大器，它会对共模信号进行抑制或滤除。
然而，在实际的电路中，共模信号往往无法完全消除，会在输出端产生一个与共模信号相关的偏置电压。
这个偏置电压就是公式中的 Vcm。
差分运放放大电路的公式是非常重要的，它可以帮助我们理解电路的工作原理，并进行电路的设计和分析。
在实际的应用中，我们可以根据具体的需求选择合适的差分增益和共模电压，来实现不同的功能和性能。
需要注意的是，在实际的电路设计中，差分运放放大电路的公式通常只是一个理想化的模型，实际电路中会存在各种非线性和失真因素，需要进行更加复杂的分析和计算。
此外，差分运放放大电路还需要配合其他电路组成完整的系统，如输入滤波电路、输出级等。
差分运放放大电路的公式是电路设计和分析的基础，它描述了电路的输入输出关系。
通过理解和运用这个公式，我们可以更好地设计和优化电路，实现各种不同的功能和性能要求。
模拟量差分运放电路
模拟量差分运放电路
模拟量差分运放电路指的是一种模拟电路中的放大器，它采用差分式结构来实现放大功能。
差分放大器是模拟电路中常用的一个器件，用于放大差分信号或抑制共模噪声。
在模拟量差分运放电路中，差分运放是指具有两个对称输入端和单个输出端的放大器。
它能够将两个输入信号的差值进行放大，而将共模信号抑制掉。
这种电路结构具有高精度、低噪声、低失真等特点，因此在通信、音频处理、数据采集等领域中广泛应用。
模拟量差分运放电路的主要组成元件包括输入差分对管、尾电流源、反馈网络和输出负载。
其中，输入差分对管负责接收差分输入信号，尾电流源提供稳定的电流，反馈网络调整增益和频率特性，而输出负载则是电路的最终输出。
为了更好地了解模拟量差分运放电路的性能，需要进行频率响应分析、噪声分析、失真分析和参数测量等方面的研究。
同时，需要注意尾电流源的稳定性和温度对差分放大器性能的影响等问题。
总结来说，模拟量差分运放电路是一种特殊的模拟放大器，用于处理差分信号并实现高精度、低噪声、低失真的放大功能。
它广泛应用于通信、音频处理、数据采集等领域，通过合理的设计和优化，能够提高电路的性能和稳定性。
单端转差分运放
单端转差分运放单端转差分运放是一种非常常用的电路元件，在各种电子设备中都有广泛的应用。
它的作用是将单端输入信号转换成差分输出信号，具有放大倍数高、输入阻抗大、共模抑制能力强等特点。
接下来，我们将从原理、结构和使用中的注意事项等方面全面介绍单端转差分运放。
首先，我们来简单了解一下单端转差分运放的工作原理。
单端转差分运放是通过将输入信号分别与虚拟地（通常为电源的一半电压）和实地相连，利用差动输入的方式实现的。
当输入信号与虚拟地相比较时，虚拟地上不存在信号，从而达到了将单端输入信号转换成差分输出信号的目的。
接下来，我们来看一下单端转差分运放的结构。
它一般由差分放大器、差分对和输出级组成。
差分放大器是单端转差分运放的核心部分，它负责将输入信号转换成差分信号，具有高增益和高共模抑制比的特点。
差分对主要由两个晶体管和一个电流源构成，起到了控制输入信号的作用。
而输出级则负责将差分信号转换成单端输出信号。
在使用单端转差分运放时，我们需要注意以下几点。
首先，要选择合适的电源电压，使得差分输入电压范围不超过运放的工作电压范围。
其次，要注意防止共模干扰，即对共模信号进行抑制，避免干扰信号对输出信号的影响。
此外，还要注意单端输入信号的幅度和频率范围是否适合运放的工作范围，并使用合适的滤波电路进行滤波处理。
总的来说，单端转差分运放是一种非常实用的电路元件。
无论是在音频设备、通信设备还是测试仪器中，都有广泛的应用。
通过了解其工作原理、结构和使用注意事项，我们可以更好地理解和应用单端转差分运放，为我们的电子设计和电路搭建提供有力支持。
希望本文能够对读者有所帮助。
单端转差分 运放 -回复
单端转差分运放-回复什么是单端转差分运放？单端转差分运放是一种电路设计中常用的运算放大器。
运放是一种电子器件，可以放大输入信号的幅度。
单端转差分运放的主要功能是将单端输入信号转换成差分输出信号。
它由一个差分放大器和一个单端输入的部分组成。
差分放大器是一种特殊的放大器，可以放大两个输入信号之间的差异。
差分放大器一般由两个输入端和一个输出端组成。
当差分放大器接收到两个输入信号时，它会放大两个信号之间的差值，并将放大后的差值输出。
这种放大器可以提高信号的抗干扰能力，减少共模干扰。
单端输入是指只有一个输入信号的情况。
但在某些应用中，需要将单端输入信号转换成差分输出信号，以提高抗干扰性能或实现其他功能。
单端转差分运放就是用来完成这个转换过程。
单端转差分运放的电路结构如下图所示：+Vin+ Amplifier +Vout-Vout--Vin其中，Vin是单端输入信号，Vout是差分输出信号。
这个电路由一个差分放大器和一个单端输入电路组成。
如何设计单端转差分运放？设计单端转差分运放需要注意以下几个步骤：1. 选择合适的差分放大器：差分放大器是单端转差分运放的核心部分。
选择合适的差分放大器可以根据具体的应用需求来进行，包括放大倍数、频率响应、功耗等方面的考虑。
2. 设计单端输入电路：单端输入电路的目的是将单端输入信号转换成差分形式的信号。
可以采用电阻分压、转换器等方式来实现。
具体的设计可以根据输入信号的幅度、电阻大小等因素来确定。
3. 连接差分放大器和单端输入电路：将差分放大器和单端输入电路连接起来，形成单端转差分运放电路。
连接时需要注意输入信号的极性和引脚对应关系。
4. 调试和测试：完成电路的连接后，进行调试和测试，确保单端转差分运放的性能符合设计要求。
可以通过输入不同的单端信号，并观察输出的差分信号波形和幅度来判断。
单端转差分运放的应用领域：单端转差分运放在电子设计中有广泛的应用。
以下是一些典型的应用领域：1. 传感器接口：许多传感器输出的信号是单端信号，通过单端转差分运放可以将其转换成差分信号，提高抗干扰能力，同时还可以改善信噪比。
差分运算放大器计算公式
差分运算放大器计算公式
1.差模增益计算公式
差模增益是指放大器对输入信号的差分模式（即两个输入信号的差）的放大倍数。
差模增益由差模电压增益（AD）和相位增益（PD）组成，具体计算公式如下：
AD = -gm*(RC，RL)
PD = gm*Rc/(1+gm*Re)
其中，gm代表差分管（BJT或MOSFET）的跨导（公式为ID/VGS，其中ID为差分管的电流，VGS为差分管的控制电压）；RC为差分管集电极的负载电阻；RL为放大器的负载电阻；Re为差分管的发射极稳定电阻。
2.共模增益计算公式
共模增益是指放大器对输入信号的共模模式（即两个输入信号之和）的放大倍数。
共模增益由共模电压增益（ACM）和相位增益（PCM）组成，具体计算公式如下：
ACM = gm*(RC，RL)/2
PCM = gm*Rc/(1+gm*Re)
在实际应用中，差分运算放大器的设计需要根据具体的性能要求和电路参数进行选择和调整。
例如，可根据差分管的类型（BJT或MOSFET）、工作电流和电压、负载电阻等参数进行选择。
此外，为了提高差分运算放大器的性能，还需要考虑偏置电流稳定、共模电压范围、动态范围、频率响应等因素。
总之，差分运算放大器的计算公式是基于电路的物理原理和数学模型推导得出的，根据输入信号的特性和放大器的参数，可以计算出放大器的差模增益和共模增益，从而了解其放大性能和输入信号的处理特点。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通常有两种方法产生/利用（manipulate）差分信号：1.电子线路方式（electronic）:成本低，体积和重量小，在低频和直流时频率响应好2.变压器方式：有很好的共模抑制比（CMRR），电流隔离，无功率损耗，有很好的抗恶劣EMC性。
差分运放的共模输出电压：差分运放输出的共模电压与输入无关，而由输入引脚V cm电压决定。
当V cm 引脚悬空时，差分运放输出的共模电压由其自身的结构决定，应用时应参考其数据手册。
图1 差分运放原理简图如上图所示，差分运放内部有一个V cm error amplifier(V cm偏差放大器)。
它通过不断比较输出共模电压和V cm端的电压并调整内部的反馈回路来保证共模输出电压跟随V cm。
差分运放的优点：1.抗噪声能力增强。
在差分系统中，保证差分传输线尽可能的靠近，可以使线路耦合的噪声表现为共模电压。
同时电源部分引入的噪声也以共模电压的形式体现。
而差分运放具有很好的CMRR，对共模电压有很好的抑制作用，所以差分运放有更好的抗噪声能力。
2.动态范围增大一倍。
由于两个差分输出在相位上的改变，其输出的动态范围与单端输出相比增加一倍。
3.消除偶次谐波差分运放的输入输出相位变化：图2 差分运放典型应用电路差分运放两条反馈通路必须保持平衡。
两条反馈通道构成了对称的反相器。
其输入与输出的相位关系如下：图3 正弦正端输入波形图图4 正弦信号负端输入波形图差分运放输入电阻的计算图5 差分运放单端输入时输入电阻由上图，差分运放单端输入时的输入电阻计算公式为：()12G IN F G F R R R R R =-⨯+差分运放的几个电路图6 差分运放基本电路由上图，有下列定义：输入定义:V ID =V IN+−V IN− V IC =(V IN++V IN−)/2输出定义：V OD =V OUT+−V OUT− V OC =V OUT++V OUT−2=V OCM β的定义：β1=R 3R 3+R 4 β2=R 1R 1+R 2则由上述定义，有：V OD =2[V IN+(1−β1)−V IN−(1−β2)]+2V OCM (β1−β2)β1+β2 由上式可以看出，如果两反馈通道平衡，即有R 1=R 3，R 2=R 4。
此时有β1=β2=β。
则传递函数可以表达为：V OD V ID =V OUT+−V OUT− V IN+−V IN−=1−ββ=R 2R 1由上式可以看出，输入与输出的共模电压对传递函数无作用。
此处应注意的是，两个反相反馈通道最后在输出端得到一个正的增益。
在许多应用中，往往要求将单端信号转换为差分信号，现对以下几个电路进行介绍：图7 平衡时V OD=2V IN+(1−β1)+2V OCM(β1−β2)β1+β2保持β1=β2，以避免V OCM对V OD的影响。
以下为几种反馈不平衡的形式。
此时V OCM会通过对V OUT+和V OUT-的不同影响而改变差分运放内部工作点，使输出V OD出现V OCM的相关项。
这样会使差分运放的CMRR和抗干扰性大幅下降，在实际应用中不推荐。
此处只是作为扩展。
图8 β1=0V OD=2V IN+β2−2V OCM 图9 β2=0V OD=2V IN+(1−β1)β1+2V OCM图10 β2=1V OD=2V IN+(1−β1)+2V OCM(β1−1)β1+1当β1=0.333时，增益为1；当β1=0.6时，增益为0.5。
图10 β1=0 β2=1V OD=2V IN+−2V OCM差分运放的阻抗匹配问题:分为差分输入和单端输入两种情况。
下面分别予以介绍。
差分输入形式：图11 对差分输入进行阻抗匹配上图中R S为差分电源的电源内阻，R t为匹配阻抗，差分运放两反馈通道平衡，即R1=R3,R2=R4。
所以上图电路已处于平衡状态，现在需要解决两个问题：阻抗匹配和增益设置。
图12 差分输入匹配电阻根据理想放大器的性质，有V N =V P ，所以R 1与R 3是“虚短”的，正如图12所示。
为实现阻抗匹配，需有：R S =Z t =R t ||(R 1+R 3)。
所以可求出R t 为：R t =11R S −1R 1+R 3为求电路的增益，将差分电源进行等效变换：图13 电源等效变换由上图：V TH =V S R t R t +R S R S1=V TH V S /R S =R t R S R t +R S =R t ||R S图14 等效后电路有：V OUT =V TH R F R G +R t ||R S 2=V S R F R G +R t ||R S 2×R t R t +R S 所以：G =V OUT V S =R F R G +R t ||R S 2×R t R t +R S 此处R F 为反馈电阻（R 2或R 4），R G 为输入电阻（R 1或R 3）。
单端输入形式：图15 单端输入进行阻抗匹配上图中R S 为单端电源的电源内阻，R t 为匹配阻抗，差分运放两反馈通道处于不平衡状态。
现在需要解决三个问题：阻抗匹配、增益设置及平衡反馈。
为求出匹配阻抗R t，根据理想运放的性质，输入阻抗等效如下：图16 单端输入匹配电阻K=R2 R1V P=V N=V OUT+×R1R1+R2=KV IN2×R1R1+R2=KV IN2(1+K)(共模电压为0V)I R3=V IN−V PR3=V INR3×(1−K2(1+K)) R IN=V INI R3=R3(1−K2(1+K))R S=R t||R IN由此，可以求出R t，匹配电源内阻。
同上，对电源进行等效变换（见图13）。
图17 等效后电路所以有：V OUT V TH =R FR G其中R F=R2=R4,R G=R1=R3+R t||R SG=V OUTV S=R FR G×R tR S+R t为保证反馈平衡，应满足：R2=R4，R1=R3+R t||R S。
抗混叠滤波器（Anti-alias filtering）差分运放的一个主要应用是构成ADC差分输入端的低通抗混叠滤波器。
下图为一阶低通抗混叠滤波器，很容易构成，只需在反馈通路加上电容。
在反馈平衡时，其传输函数为：V OUT V IN =R FR G×11+j2πfR F C F该传递函数有一个负的实极点。
图18 一阶低通抗混叠滤波器为构成二级低通抗混叠滤波器，可在输出端串联一级低通滤波器。
图19二阶低通抗混叠滤波器此时电路的传输函数为：V OUT V IN =R FR G×11+j2πfR F C F×11+j2πf×R O C O此时滤波器有两个负的实极点。
对于电容C O，可以接在差分输出之间，如上图中的实线所示，也可分别对地接在两个输出端，但此时容值应加倍，如图中虚线所示。
通常R O要求为低阻值。
当信号频率超过滤波器极点时，C O会成为运放的负载，这将会影响运放的输出，引起附加的失真。
为了避免这种影响，应该将滤波器的两个极点错开，且由R O C O构成的极点频率应大于由R F C F构成的极点频率。
差分运放单端输入时阻抗匹配计算的另一种方法前面已经介绍了差分运放单端输入时进行阻抗变换的简化计算方法。
下面给出一种比之精确的计算方法。
图20为单端输入时的电路图。
为方便分析，图20可以等效为图21。
其主要特点为单端输入信号以地为参考，负输入端由等效电阻：R EQ=R G+R S||R T等效原电阻网络。
图20 FDA单端输入电路图21 FDA单端输入等效电路由于是单端输入，FDA只有一端（正输入端）被驱动，而另一端被接地。
此时运放的输入引脚并不是被固定在某一个固定的电压值，而是具有类似交流的特性。
所以尽管运放两输入端的电压差被驱动向零，我们已不能再用虚短的观点去分析运放的输入阻抗。
此时需要使用更复杂的方法。
图22 FDA正输入端电阻网络上图中，为满足阻抗匹配，有：Z IN=V INI IN||R T=Z A||R TI IN=V IN−V OUT−R F+R G为方便分析，将信号源进行等效转换，如下图所示。
我们可以将V IN做叠加点处理，所以有：V IN=V SIG (R T R S +R T )(R F +R G )+V OUT−(R S ||R T )R F +R G +R S ||R T图23 FDA 正输入端等效电路此时需要表达出V OUT-（12212(1)(1)2IN IN OCM OUT V V V V βββββ+----+-+=+具体推导过程见另一文档和PDF ）：V OUT−=−[V SIG (R T R S +R T )](1−β+)β++β−上式中，β+代替了β1，β−代替了β2。
V SIG (R TR S +R T )为V IN+，负输入端接地，所以V IN-为零，假设输出共模电压为零。
式中： β+=R G R F +R G β−=R G +R S ||R T R F +R G +R S ||R T通过上述推导，可以得出(简化的结果)：Z A =(R F +R G )(β++β−)β−+1上式中，当取β+=β−=R G RF +RG 时便得到了原来简化的FDA 单端输入时的输入阻抗计算公式：R IN =R G 1−R F2（R F +R G ）。
这时电路的增益为：G =V OUT V SIG =R F R G +R S ||R T ×R T R S +R T实际应用中，根据上述两式一般很难得到结果，更常用的一种方法为使用下述公式：1R T =1Z 0−1−GF 2(1+GF)×2GF 2R F −Z 0GF其中Z 0为所需要的匹配终端，G 为目标增益，F 为一个小于1的因子，它的取值依赖于G 和R F 的取值。
使用下述公式求出R G : R G =2R T R F G(Z 0+R T )−R S ||R T 在实际设计中，目标增益G 和Z 0是由系统设计所设定的。
为保证差分运放的性能R F 的选值应在一定的范围之内（R F 太大的话会增大噪声，并有可能与寄生电容作用限制系统的带宽，R F 太小的话会增加失真）。
所以我们应该根据FDA 的数据手册先选择R F 的值，然后尝试F 值直到满足Z IN =Z 0。
（Z IN 由Z A公式求出，这是一个迭代过程）。
差分运放反馈不平衡时的影响：当差分运放的两反馈回路不平衡时，电路的增益比两反馈回路增益的平均值略高，其输出的共模电压在运放内部共模反馈回路的作用下仍会跟随V OCM，即输出仍是平衡的。
但这种失配误差会降低电路抗共模噪声的性能。
1%的失配误差会引起输入CMRR降低46dB。
⁄相等，电路仍然保持在在直流和低频时，如果两反馈回路中只是比值R F R G平衡状态，但如果R F1≠R F2或R G1≠R G2，则由于寄生电容的影响，在高频时运放将不会再处于平衡状态。