Diferencialinis stiprintuvas

Diferencialinis stiprintuvas – stiprintuvas, sustiprinantis tarp dviejų įėjimų esantį įtampos skirtumą tiksliai žinomą reikiamą skaičių kartų. Tuo jis skiriasi nuo operacinio stiprintuvo, kurio stiprinimo koeficientas skirtingiems prietaisams labai svyruoja ir neretai laikomas tiesiog „be galo dideliu“.

Elektros schemos

Diferencialinio stiprintuvo schema, panaudojant operacinį stiprintuvą

Diferencialinis stiprintuvas gali būti surinktas iš operacinio stiprintuvo ir keleto rezistorių:

Differential amplifier

Tokio stiprintuvo išėjimo įtampa V_out randama pagal formulę

$V_{\mathrm {out} }=V_{2}\left({\left(R_{\mathrm {f} }+R_{1}\right)R_{\mathrm {g} } \over \left(R_{\mathrm {g} }+R_{2}\right)R_{1}}\right)-V_{1}\left({R_{\mathrm {f} } \over R_{1}}\right)$,

čia V₁ ir V₂ – jo įėjimų įtampos.

Sustiprinto skirtumo stiprintuvas

Kada R₁ = R₂ ir R_f = R_g,

$V_{\mathrm {out} }={R_{\mathrm {f} } \over R_{1}}\left(V_{2}-V_{1}\right)$

Atimties operacija

Kada R₁ = R_f ir R₂ = R_g (ir taip pat R₁ = R₂ = R_f = R_g):

$V_{\mathrm {out} }=V_{2}-V_{1}\,\!$

Diferencialinio stiprintuvo schema, panaudojant du tranzistorius

Diferencialinį stiprintuvą taip pat galima surinkti turint du vienodų parametrų tranzistorius. Geram stiprintuvui šios poros parametrai turi būti labai vienodi, neretai šiam tikslui abu tranzistoriai gaminami kartu (viename korpuse).

Ši schema yra labai apibendrinta. Praktikoje stiprintuvas turi daugiau papildomų jo kokybę pagerinančių detalių. Stiprintuvo išėjimo įtampa:

$V_{\mathrm {out} }=A_{\mathrm {d} }(V_{\mathrm {in} }^{+}-V_{\mathrm {in} }^{-})$,

kur A_d yra jo diferencialinis stiprinimo koeficientas. Kadangi abu tranzistoriai vis viena nėra absoliučiai vienodi, stiprintuvas šiek tiek perduoda ir absoliutines įėjimo įtampų reikšmes:

$V_{\mathrm {out} }=A_{\mathrm {c} }{\frac {V_{\mathrm {in} }^{+}+V_{\mathrm {in} }^{-}}{2}}$

Stiprintuvo kokybė įvertinama parametru

$\mathrm {CMRR} ={\frac {A_{\mathrm {d} }}{A_{\mathrm {c} }}}$

Taikymo sritys

Diferencialiniai stiprintuvai taikomi daugelyje sričių, kur reikalingas neigiamas grįžtamasis ryšys. Tuomet vienas įėjimų naudojamas įėjimo signalui priimti, o antras – grįžtamajam ryšiui sudaryti. Tokia situacija dažna konstruojant įvairių servovariklių elektroninę įrangą. Stiprintuvai taip pat tinka reikalingam signalui nuo triukšmo atskirti, jei triukšmas (tarkim, tinklo kintamosios srovės fonas) patenka į abu įėjimus, o naudingas signalas (tarkim, iš elektrinės gitaros daviklio) – tik į vieną.