Дифференциальный усилитель

Важнейшей схемной конфигурацией на ОУ является дифференциальный усилитель, который представляет собой, комбинацию инвертирующей и неинвертирующей схем на ОУ и обладает уникальными характеристиками.

Рисунок 1.6 – Дифференциальный усилитель

На рис. 1.6 показана принципиальная схема дифференциального усилителя на одном ОУ.

Согласно правилу 2, входные токи для обоих входов ОУ равны нулю, поэтому ток, определяемый напряжением U₂, протекает через резисторы R₁ и R₂ на землю. Делитель напряжения на этих резисторах определяет величину напряжения на неинвертирующем входе ОУ

(1.5)

Согласно правилу 1, напряжение на инвертирующем входе ОУ должно быть равно напряжению на его неинвертирующем входе. Следовательно, верхняя половина схемы действует как инвертирующий усилитель. Рассчитывая ток в этой половине схемы так, как это делалось для инвертирующего усилителя, получаем

(1.6)

Подставляя (1.5) в уравнение (1.6) получаем

(1.7)

Полученное соотношение определяет коэффициент усиления дифференциального усилителя. Как видно из этого соотношения, если два входа дифференциального усилителя соединить друг с другом и подключить их к одному источнику напряжения, так что на входах будет действовать синфазное напряжение U₁=U₂, то U_вых=0. Термин «синфазное напряжение» используется здесь для обозначения общего для обоих входов напряжения. В общем случае при подаче на входы усилителя произвольных напряжений U₁ и U₂ синфазное напряжение определяется как

Коэффициент усиления синфазного напряжения для идеального дифференциального усилителя равен 0.

Если U₁ U₂, то коэффициент усиления дифференциального напряжения (или просто коэффициент усиления) равен R₂/R₁.

Реальный дифференциальный усилитель не может обеспечить полного подавления синфазного напряжения. Количественной мерой способности дифференциального усилителя подавлять синфазное напряжение является

Так называемый коэффициент ослабления синфазного сигнала КОСС может изменяться от 100 в некоторых применениях до более чем 10000 для высококачественных усилителей. Уникальность дифференциального усилителя заключается в его способности подавлять сигналы помех (например, наводки от сети питания 50 Hz), общие для обоих его входов.