差分放大器的精髓:放大差模信号 抑制共模信号

差分放大器的精髓:放大差模信号 抑制共模信号_第1张图片

参考如图基本的差分放大电路,在R1=R2 R3=R4的条件下,其输出与输入的关系为 :

V_{out}=\frac{R_{4}}{R_{1}}(V_{1}-V_{2}) 

具体推导过程参考:差分运算放大器的放大倍数的计算及结论_正在黑化的KS的博客-CSDN博客

由这个式子我们可以发现,差分放大器放大的是同相端与反相端的差模信号,假设说我们同时给V+和V-加上一个偏置电压V1,我们会发现Vout依然不变,因为共模信号V1不会被差分放大器放大。

现给出一个例子:

假设V+为峰峰值为1V的正弦信号,V-为峰峰值为1V,与V+相位差180度的正弦信号。

那么V_{+}-V_{-} 就是峰峰值为2V的正弦信号,假设R4=10Ω,R1=2Ω,则放大倍数为5倍

那么Vout = 峰峰值为2 ✖️ 5 = 10 的正弦信号。

理想的差动放大器会完全抑制共模信号,但现实情况由于电阻无法做到相等,以及放大器中的MOS管的长宽比的工艺误差,因此会出现共模信号同样会被放大,并产生差模电压的情况。因此,实际上在输出端是有差模输出电压+共模干扰电压。 

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