En differentialforstærker er en elektronisk forstærker med to indgange, hvis udgangssignal er lig med forskellen i indgangsspændinger ganget med en konstant . Det bruges i tilfælde, hvor det er nødvendigt at fremhæve en lille spændingsforskel på baggrund af en væsentlig common-mode-komponent .
Udgangssignalet fra en differentialforstærker kan enten være enfaset eller differentielt. Dette bestemmes af udgangstrinets kredsløbsdesign .
Differentialforstærkertransistorer kan være bipolære , felteffekter eller ballistiske . De mest højfrekvente ( THz-område ) er differentialforstærkere baseret på et integreret par ballistiske transistorer [1] [2] .
For at forforstærke et lille differentialsignal i højpræcisionssystemer kræver forstærkeren høj forstærkningsnøjagtighed og i mange tilfælde også høj indgangsimpedans . Forstærkningsnøjagtighed opnås normalt ved at anvende dyb negativ feedback omkring op-ampen . Imidlertid giver en differentialforstærker baseret på en enkelt operationsforstærker ikke en høj indgangsmodstand i størrelsesordenen adskillige megaohm , derfor bruges ofte en enhed, der ligner den, der er vist i diagrammet . Her påføres indgangsdifferentialspændingen (V2-V1) til den ikke-inverterende indgang på op-ampen, som ikke bruges til feedback , og den iboende indgangsimpedans af præcisions-op-amperne er i størrelsesordenen flere hundrede megaohm. Instrumentelle differentialforstærkere bruges til nøjagtig spændingsoptagelse fra armene på en elektronisk bro og andre sensorer med lav udgangsimpedans . Industrien producerer mikrokredsløb svarende til ovenstående skema med yderligere funktioner til indstilling af forstærkning, filtrering af støj og frekvenskorrektion .
En differentialforstærker er nødvendig i tilfælde, hvor information ikke bæres af den absolutte værdi af spændingen på et tidspunkt (i forhold til jordniveauet ), men af spændingsforskellen mellem to punkter. Et typisk eksempel er en resistiv strømsensor forbundet i serie med det kredsløb, der undersøges.
Differentialforstærkere bør anvendes, når der er mulighed for common mode-støj i signalet. For eksempel ved måling af elektriske potentialer taget fra visse punkter i en levende organisme: når man tager et elektrokardiogram, elektroencefalografi og lignende forskningsmetoder. Normalt er det også nødvendigt at bruge specielle signaltransmissionslinjer, for eksempel en afskærmet to-leder linje til transmission af et signal fra en mikrofon (bruges for eksempel i linjer med et XLR-stik ).
| Transistor forstærkere | ||
|---|---|---|
| Bipolære transistorer | ||
| FET'er |
| |
| Transistortrin | ||