Дифференциальный усилитель на основе одного ОУ. Вывод соотношений между сопротивлениями резисторов. Достоинства, недостатки.

Под дифференциальным усилителем понимается устройство, позволяющее в заданное число раз  усилить разность входных напряжений. Простейшая схема дифференциального усилителя представлена на рис.1.

Рис.1. Дифференциальный усилитель на основе одного ОУ

В данной схеме входные напряжения подаются на два входа ОУ. Найдем, при каких соотношениях резисторов данная схема превращается в дифференциальный усилитель.

Поскольку данная схема линейная воспользуемся методом наложения для вывода выходного напряжения. Закоротим источник  и найдем , затем закоротим  и найдем . Выходное напряжение будем искать в виде:

.

Очевидно, что при ,

а при .

.

При определенных соотношениях резисторов коэффициенты при  и  будут одинаковыми. Это справедливо при выполнении равенства

 или .

Тогда для простоты , , коэффициент усиления .К достоинствам схемы следует отнести простоту.К недостаткам относятся: высокие требования к согласованию сопротивлений резисторов; невозможность подстройки коэффициента усиления одним резистором; разное входное сопротивление для источников  и .

Дифференциальный усилитель с повторителями на входе. Достоинства, недостатки.

Инструментальный усилитель. Достоинства, недостатки.

В обычный дифференциальный усилитель  введена схема на  и , включенных для входного напряжения с последовательной ООС, то есть с высоким входным сопротивлением. Выходное напряжение будет иметь вид:

.

Напряжения  и  найдем методом наложения

; ;

; .

В итоге

;

или

.

Таким образом, коэффициент усиления схемы

и при  строгого равенства не требуется.

Из формулы расчета  видно, что коэффициент усиления можно изменять резистором r.

Важным достоинством данного усилителя является независимость коэффициента усиления синфазной составляющей входного каскада ( , ) от коэффициента усиления для дифференциальной составляющей. Действительно, если положить, что , то напряжения  и  равны выходному напряжению . В рассмотренных ранее схемах это не так. В них уровень синфазной составляющей зависит от коэффициента усиления.

Недостаток, обусловленный высокой степенью согласованности сопротивлений резисторов, устраняется тем, что они формируются за счет интегральной технологии. Резистор r выносится за пределы интегральной микросхемы.

Дифференциальный усилитель на основе двух ОУ. Достоинства, недостатки. Способ регулировки коэффициента усиления одним резистором.

Достоинство: высокое , выходные сопротивления источников сигналов не влияют на коэффициент усиления.

Недостатки: сложность в регулировке коэффициента усиления либо  и , либо  и ; высокая точность согласования соотношения резисторов. По сигналу  – пониженное быстродействие.