Differentiaalivahvistin on elektroninen vahvistin , jossa on kaksi tuloa ja joiden lähtösignaali on yhtä suuri kuin tulojännitteiden ero kerrottuna vakiolla . Sitä käytetään tapauksissa, joissa on tarpeen korostaa pientä jännite -eroa merkittävän yhteismoodikomponentin taustalla .
Differentiaalivahvistimen lähtösignaali voi olla joko yksivaiheinen tai differentiaalinen. Tämä määräytyy pääteasteen piirisuunnittelun mukaan .
Differentiaalivahvistintransistorit voivat olla bipolaarisia , kenttäefektejä tai ballistisia . Korkeimpia ( THz-alue ) ovat differentiaalivahvistimet, jotka perustuvat integroituun ballististen transistorien pariin [1] [2] .
Pienen differentiaalisignaalin esivahvistukseen tarkkuusjärjestelmissä vahvistin vaatii suurta vahvistustarkkuutta ja monissa tapauksissa myös suurta tuloimpedanssia . Vahvistuksen tarkkuus saavutetaan yleensä käyttämällä syvää negatiivista palautetta operaatiovahvistimen ympärillä . Yksittäiseen operaatiovahvistimeen perustuva differentiaalivahvistin ei kuitenkaan tarjoa usean megaohmin suuruista suurta tuloresistanssia , joten usein käytetään kaaviossa esitetyn kaltaista kokoonpanoa. Tässä tulodifferentiaalijännite (V2-V1) syötetään operaatiovahvistimen ei-invertoivaan tuloon, jota ei käytetä takaisinkytkentään , ja tarkkuusoperaatiovahvistimien sisäinen tuloimpedanssi on useiden satojen luokkaa. megaohmia. Instrumentaalisia differentiaalivahvistimia käytetään tarkkaan jännitteen poimimiseen elektronisen sillan ja muiden alhaisen lähtöimpedanssin antureista . Teollisuus tuottaa mikropiirejä, jotka ovat samanlaisia kuin yllä oleva kaavio, lisäominaisuuksilla vahvistuksen, suodatuskohinan ja taajuuden korjauksen asettamiseen .
Differentiaalivahvistin on välttämätön tapauksissa, joissa tietoa ei kuljeta jännitteen itseisarvo jossain kohdassa (suhteessa maanpinnan tasoon ), vaan kahden pisteen välinen jännite- ero . Tyypillinen esimerkki on resistiivinen virta-anturi , joka on kytketty sarjaan tutkittavan piirin kanssa.
Differentiaalivahvistimia tulee käyttää aina, kun signaalissa on mahdollista yhteismuotoista kohinaa. Esimerkiksi mitattaessa sähköpotentiaaleja, jotka on otettu tietyistä elävän organismin kohdista: otettaessa EKG, elektroenkefalografiaa ja vastaavia tutkimusmenetelmiä. Yleensä on myös tarpeen käyttää erityisiä signaalinsiirtolinjoja, esimerkiksi suojattua kaksijohtimista linjaa signaalin lähettämiseen mikrofonista (käytetään esimerkiksi linjoissa, joissa on XLR-liitin ).
| Transistorivahvistimet _ | ||
|---|---|---|
| Bipolaariset transistorit | ||
| FETit |
| |
| Transistorin vaiheet | ||