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差分运算放大器

1、概述

在之前的文章中，我们讨论了反相运算放大器和同相运算放大器，我们考虑了在运算放大器的任一引脚“-”或“+”上采用单个输入，而另一个引脚接地的配置 。

然而，正如我们将在本文中看到的，可以向运算放大器的两个输入提供信号，以获得与输入差值成正比的输出。 这种新配置通常称为差分放大器。

我们在第一部分介绍这个新配置，展示其功能并演示其输出表达式。

第二部分介绍了差分放大器的简单示例以及一些基本的基于差分的应用。

最后，最后一节简要介绍了仪表放大器，它们是采集链中用于处理传感器输出的基本差分配置。

2、差分运算放大器表示

本节的目标介绍差分放大器配置并演示其输出表达式。

在图 1 中，我们展示了基本差分放大器的电路表示。 输入标记为 $V_1$ 和 $V_2$，并通过电阻器 $R_1$ 和 $R_2$ 与运算放大器反相和同相引脚连接。 输出标记为 $V_{out}$，电阻器 $R_f$ 和 $R_g$ 分别代表反馈和接地。

图1：通用差分放大器运放电路

在下文中，我们将假设运算放大器是理想的，这是现代实际放大器的一个非常好的近似。 因此，没有电流通过运算放大器的 – 和 + 引脚进入，而且同一引脚电位之间满足 $V_{+}=V_{–}$ 等式。

电压 $V_{+}$ 由连接 $R_2$ 和 $R_g$ 的分压器公式确定：

电压 $V_{–}$ 可以根据米尔曼定理来写，该定理规定节点处的电势可以写为进入节点的电流之和除以每个分支中的导纳之和：

由于我们假设 $V_{+}=V_{–}$，因此前面的两个方程也相等。 重新排列这个等式后，我们最终得到一般情况下差分放大器的输出表达式，它是输入 $V_1$ 和 $V_2$ 的叠加：

等式1：一般情况下差分放大器输出表达式

2.1 差分模式

然而， R 1 ≠