差分放大器减法器原理与硬件设计CSDN填空学习版CSDN问答文章差分放大器减法器原理与硬件设计填空学习版硬件工程师入门标签#硬件工程师#模拟电路#运放#差分放大器#减法器#CMRR #PCB设计#面试考点适合人群零基础硬件、电流采样、传感器差分信号采集、面试复习可直接复制到CSDN发布前言差分放大器常叫减法器可以放大两个输入电压的差值同时抑制两个输入端共有的共模噪声。和同相、反相放大器最大区别有两路输入重点提取差值抑制共模干扰工业里电流采样、差分传感器、4-20mA采集大量使用。下面采用填空形式学习文末附带完整参考答案。#但是差分放大电路是由同相和反相放大器两个一起组成#。电路结构简述标准单运放差分放大器由4个电阻组成Vin1经过电阻R1接入运放_反相_端Vin2经过电阻R2接入运放_同相_端反馈电阻Rf接输出与反相输入端同相端串联Rg接地满足电阻匹配条件R1R2RfRg。一、理想运放线性区前提填空差分放大器同样只有工作在线性负反馈区才可以使用虚短、虚断。虚短V____V-两输入端电位近似相等不是真正短路。虚断流入运放两个输入端电流≈__0__输入端近似开路。概念区分差模信号两个输入信号大小不等差值部分是我们需要放大的有效信号。共模信号两个输入端同时存在的相同电压如地线噪声、工频干扰差分放大器目标是_抑制__放大/抑制共模信号。二、差分放大器增益公式推导填空电阻匹配条件R1R2RfRgVoutRfR1(Vin2-Vin1)差模增益Ad__AdRfR1___输出电压正比于两个输入信号的__差值__。填空知识点电阻不匹配会直接降低_CMRR__共模噪声抑制能力变差。差分放大器输入阻抗由外接电阻网络决定相比同相放大器输入阻抗偏_低_。ADC采集电压、电流设计电路链接一buck-boost电源基本结构是基础一切优化方案基于此三、共模抑制比CMRR面试高频CMRR是衡量差分放大器性能的核心指标。定义CMRRAdAc工程常用分贝表示CMRR(dB)20lgAdAcAd差模增益Ac共模增益。CMRR数值越_大_抑制共模干扰能力越强。单运放搭建差分放大器CMRR主要受_电阻_匹配精度限制不完全取决于运放芯片本身。四、电路特性填空核心功能放大两路输入信号的差值抑制_共模_噪声。输出阻抗____很高/很低带负载能力强。带载能力【运放15-短路电流代表运放的带载能力】https://www.bilibili.com/video/BV1DhXsBXEk9?vd_sourcecef6db89c314d6ed1e2d3e93c2bef44f言简意赅有仿真的解释了运放的带载能力是指短路电流典型应用场景_采样分流_电阻电流采样、差分压力传感器、4-20mA信号采集、长线差分信号接收。缺点普通单运放差分放大器输入阻抗____高/低高内阻差分传感器优先选用仪表放大器。五、硬件设计PCB注意事项实操打样必看电阻选型做精密差分采集优先选用精密_电阻0.1%/0.05%保证4颗电阻比例一致普通1%电阻CMRR会明显下降。供电双电源±15V或单电源单电源使用时同相端需要增加_Vcc/2_中点偏置防止信号削顶。不同运放输出的电压范围不一样有些运放的输出电压范围是从0.7V开始的电源引脚运放电源脚就近放置_去耦电容_0.1μF陶瓷去耦电容。PCB布线两路差分输入走线尽量等长、平行保证两路噪声耦合一致反馈走线尽量_短_减小寄生电容防止自激振荡。电阻取值不要选过大阻值大电阻会增加热噪声降低相位裕度容易发生自激振荡_。六、仿真计算例题填空电路参数R1R22kΩRfRg10kΩVin11VVin21.5V差模增益 Ad _5_输出Vout __2.5__ V若Vin1和Vin2同时叠加0.5V共模电压理想情况下输出_不会_会/不会随0.5V共模电压变化。七、判断题巩固考点差分放大器4颗电阻比例不匹配会降低CMRR√单运放差分放大器输入阻抗很高可以直接接高内阻传感器×CMRR越大抑制共模干扰能力越强√差分输入两根走线不等长会降低实际电路的共模抑制能力√参考答案区CSDN折叠块折叠提示建议CSDN用折叠块放答案方便自测前言填空Vin1经过电阻R1接入运放反相端Vin2经过电阻R2接入运放同相端一、虚短虚断VV-2. 电流≈0目标是抑制共模信号二、增益推导AdRfR1正比于两个输入信号的差值CMRR共模抑制比2.低三、CMRR大3.电阻四、电路特性共模2.很低3.采样分流4.低五、硬件PCB精密2.Vcc/23.去耦电容4.短5.自激振荡六、例题Ad 10k/2k 5Vout 5*(1.5-1)2.5V输出不会随共模电压变化七、判断题√2. ×3. √4. √结尾总结差分放大器核心记忆点放大差值、抑制共模噪声公式VoutRf/R1(Vin2-Vin1)CMRR关键取决于4个电阻匹配精度*。硬件实操重点精密电阻选型、差分走线等长平行、电源就近去耦高内阻差分信号优先仪表放大器而不是单运放差分放大器。思考题差分放大器和仪表放大器有什么区别什么场景选仪表放大器欢迎评论区讨论。附ASCII原理图直接粘贴飞书文档Vin1 ──R1────┬────────(-)│ ││▷│ │运放Vout ◄──Rf───┘ ││Vin2 ──R2────() ││Rg│GND元件匹配要求R1R2RfRg增益公式VoutRfR1(Vin2-Vin1)推荐仿真参数R1R22kΩRfRg10kΩAd5倍
