Дифференциальный усилитель на основе двух операционных усилителей: принцип работы, область применения, основные расчётные соотношения. Достоинства и недостатки.

На рис.1 дана схема дифференциального усилителя на основе двух ОУ.

Рис.1. Дифференциальный усилитель на основе двух ОУ

Находим выходное напряжение

,

,

.

При выполнении условия

, , .

, .

Коэффициент усиления схемы равен

.

В данной схеме усилители для входных сигналов  и  работают как усилители с последовательной ООС, то есть с высоким входным сопротивлением. Однако схема требует точного согласования сопротивлений резисторов, а коэффициент усиления невозможно перестроить изменением сопротивления одного из резисторов.

Дифференциальный усилитель на основе трех операционных усилителей: принцип работы, область применения, основные расчётные соотношения. Достоинства и недостатки.

Схема дифференциального усилителя, которая не требует точного согласования сопротивлений резисторов, а коэффициент усиления которой можно перестроить изменением сопротивления одного из резисторов, приведена на рис.1.

В обычный дифференциальный усилитель  введена схема на  и , включенных для входного напряжения с последовательной ООС, то есть с высоким входным сопротивлением.

Рис.1. Инструментальный усилитель

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 входному напряжению , в отличие от схем, в которых уровень синфазной составляющей зависит от коэффициента усиления. Такие усилители принято называть инструментальными.

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