常規(guī)放大電路和差分放大電路有什么不同

差動(dòng)放大器，Difference amplifer，可以在很高的共模電壓的差分信號(hào)中，提取出差分信號(hào)。傳遞函數(shù)為 Vout=（V+IN）-（V-IN）。

差分放大器 Differential amplifer，指輸入/輸入均為差分信號(hào)的放大器。增益由外接電阻設(shè)置，對(duì)于差動(dòng)放大器，請(qǐng)參考AD629數(shù)據(jù)手冊(cè)。對(duì)于差分放大器，請(qǐng)參考AD831*系列。

差分放大電路基礎(chǔ)

該放大器的傳遞函數(shù)為：

若R1 = R3 且R2 = R4，則公式 1 簡化為：

應(yīng)用電路：

電路一：

用運(yùn)放做電流采樣，再用單片機(jī)AD采集處理。

注：

1、Rp10、Rp11、Cp8、Cp9，是對(duì)輸入做的RC濾波，后面的Rp15和Cp11是對(duì)輸出做的RC濾波。

2、Rp16是為了防止運(yùn)放輸出不夠低的現(xiàn)象，電阻的阻值不宜過大過小，根據(jù)運(yùn)放的阻抗選擇。

3、Dp6是為了防止輸出端電壓過高，燒壞CPU的IO口。

4、Rp12 = Rp13，Rp14=R10。 Vout = Rp14/Rp12 *（Vin+ -Vin-）。

電路二：

注：

差分放大電路不再說了，這個(gè)電路是為了避免運(yùn)放到了輸出低端非線性的問題。

Vout = Rc9/Rc8 * （Vin+-Vin-） +基準(zhǔn)電壓值。具體的計(jì)算過于復(fù)雜，不再說明。

常規(guī)放大電路和差分放大電路的區(qū)別

一、常規(guī)放大電路

暫時(shí)不討論放大電路的工作原理，直接使用放大器的虛短（短路）和虛斷（斷路）性質(zhì)來分析這一類電路，之所以在前面加個(gè)虛字，是因?yàn)榉糯笃鞯膬啥瞬⒉皇钦嬲亩搪坊驍嗦?。如下圖所示，虛短：UP=UN，虛斷：IP=0; IN=0。無論放大器接在何種電路中，這兩個(gè)式子都是成立的。

圖1 放大器性質(zhì)

1、電壓跟隨器

電壓跟隨，聽名字應(yīng)該就能想到，它的作用就是輸出電壓Uo應(yīng)該是隨著輸入電壓Ui變化而變化的（Uo=Ui），如下圖所示，由上面講到的虛短性質(zhì)，很容易得到Ui=Up=Un=Uo。有人會(huì)疑問，直接把Ui接到Uo，豈不是更加方便，要這個(gè)做什么。這個(gè)就要看電路需求而定了。電壓跟隨器的作用一般是起到隔離的作用，輸入的電流太大的話，也不影響到輸出的電流。

圖2 電壓跟隨器電路圖

2、電壓放大電路

說了這么多，也沒有看到放大器起到放大的作用，那么它是如下做到放大的電壓作用的呢，且看下面這個(gè)電路。

圖3 電壓放大電路

從圖3可以看到電路將輸入電壓放大了-3倍，這個(gè)負(fù)號(hào)來源，在圖3中的公式推導(dǎo)已經(jīng)說得很明白了。充分利用虛短和虛斷的性質(zhì)，加上外接電路，可以實(shí)現(xiàn)放大電壓的功能（當(dāng)然也可以縮小電壓）。這個(gè)電路有一個(gè)小小的問題，就是它放大電壓后有一個(gè)負(fù)號(hào)，平時(shí)我們要的都是輸出電壓與輸入電壓同符號(hào)，那么如何做到輸出電壓與同向呢，其實(shí)也很容易，且看下面電路圖5。它的放大倍數(shù)也很好計(jì)算，元器件沒有比上面多。但是這里又引是入一個(gè)新的問題，從下圖4的公式推導(dǎo)中，可以明顯看到，Uo/Ui》1，那么在我們需要將電壓值縮小的場(chǎng)合，這個(gè)電路將不再適用。

圖4 電壓同向放大電路

那么如何做到同向的任一放大倍數(shù)的電路呢，也并不難，又請(qǐng)看下方圖5電路。電路中多了兩個(gè)電阻，成本并不會(huì)增加多少。由圖中推導(dǎo)的公式，如果R1+R2=R3+R4，那么放大倍數(shù)Uo/Ui=R4/R1，這個(gè)電阻阻值大小是完全可以做到任意選擇的。在實(shí)際電路的設(shè)計(jì)過程中，通常令R1=R3，R2=R4，這樣可以使R1+R2=R3+R4成立，同時(shí)也能夠很清晰地記住這個(gè)電路的放大倍數(shù)即為：Uo/Ui=R2/R1。

圖5 電壓同向任一放大倍數(shù)電路

二、差分放大電路

上面講到的所有放大電路都有一個(gè)明顯的特點(diǎn)，就是它們只是放大某一個(gè)電勢(shì)點(diǎn)，另一個(gè)電勢(shì)點(diǎn)是默認(rèn)接地的。而有時(shí)我們需要放大電壓的兩端電勢(shì)沒有一個(gè)接地的，那么這個(gè)時(shí)候，上述所有放大電路將不再適用。我文章一開頭提到的采樣步進(jìn)電機(jī)電流，就是這種情況，這個(gè)時(shí)候就是差分放大電路登場(chǎng)的時(shí)間了。

圖6 差分放大電路

在使用差分放大電路時(shí)，有一點(diǎn)需要特別地注意，不僅|k*（U1-U2）|《15（最好是小于13V左右，取得比較好的效果），而且Un與Up應(yīng)該也要小于15v，否則放大不會(huì)工作在線性區(qū)，導(dǎo)致電路非正常工作。