تقویت کننده دیفرانسیل در الکترونیک چگونه کار می کند؟
سلام! به عنوان یک تامین کننده قطعات الکترونیکی، من از نزدیک دیدم که چگونه اجزای مختلف نقش مهمی در مدارهای الکترونیکی مختلف دارند. یکی از این عناصر مدار مهم تقویت کننده دیفرانسیل است. در این وبلاگ، نحوه عملکرد تقویت کننده دیفرانسیل و دلیل مفید بودن آن در الکترونیک را توضیح خواهم داد.
تقویت کننده دیفرانسیل چیست؟
تقویت کننده دیفرانسیل نوعی تقویت کننده الکترونیکی است که تفاوت بین دو سیگنال ورودی را تقویت می کند در حالی که سیگنال های حالت معمول را رد می کند. به عبارت ساده تر، به تغییر بین دو ولتاژ ورودی نگاه می کند و این تفاوت را افزایش می دهد. این بسیار مفید است زیرا در سناریوهای دنیای واقعی، اغلب سیگنالهای ناخواستهای وجود دارند که برای هر دو ورودی مشترک هستند (سیگنالهای حالت مشترک)، و ما نمیخواهیم آنها بر خروجی ما تأثیر بگذارند.
ساختار و اجزای اصلی
مدار تقویت کننده دیفرانسیل پایه معمولاً از دو ترانزیستور (ترانزیستورهای پیوند دوقطبی یا ترانزیستورهای اثر میدانی) تشکیل شده است که در یک پیکربندی خاص به هم متصل شده اند. بیایید برای سادگی نگاهی به نسخه ترانزیستور اتصال دوقطبی (BJT) بیندازیم.
ما دو پایانه ورودی داریم، بیایید آنها را $V_{in1}$ و $V_{in2}$ بنامیم. هر ورودی به پایه یک ترانزیستور متصل است. امیترهای این دو ترانزیستور به هم متصل هستند و معمولاً توسط یک منبع جریان ثابت بایاس می شوند. کلکتورهای ترانزیستورها از طریق مقاومت های بار به منبع تغذیه متصل می شوند.
چگونه کار می کند: اصول
وقتی دو ولتاژ ورودی $V_{in1}$ و $V_{in2}$ را به تقویتکننده دیفرانسیل اعمال میکنیم، ترانزیستورها بر اساس تفاوت بین این ولتاژها پاسخ میدهند.
فرض کنید دو ولتاژ ورودی برابر هستند، یعنی $V_{in1}=V_{in2}$. در این حالت جریان های عبوری از دو ترانزیستور یکسان خواهند بود. از آنجایی که کلکتورها به مقاومت های بار متصل هستند، افت ولتاژ در این مقاومت ها نیز یکسان خواهد بود. بنابراین، ولتاژ خروجی، که تفاوت بین ولتاژهای دو کلکتور است، صفر خواهد بود. این رد سیگنال حالت مشترک است.
اکنون، اگر $V_{in1}$ از $V_{in2}$ بزرگتر باشد، ترانزیستور متصل به $V_{in1}$ در مقایسه با ترانزیستور متصل به $V_{in2}$، جریان بیشتری را هدایت میکند. این باعث افت ولتاژ بزرگتر در مقاومت بار ترانزیستور اول و افت ولتاژ کوچکتر در مقاومت بار ترانزیستور دوم می شود. در نتیجه، یک ولتاژ خروجی غیر صفر وجود خواهد داشت که نشان دهنده تفاوت تقویت شده بین $V_{in1}$ و $V_{in2}$ است.
معمول - نسبت رد حالت (CMRR)
توانایی یک تقویت کننده دیفرانسیل برای رد سیگنال های حالت مشترک با نسبت رد حالت مشترک (CMRR) اندازه گیری می شود. به عنوان نسبت بهره حالت دیفرانسیل ($A_d$) به بهره حالت مشترک ($A_{cm}$) تعریف میشود.
[CMRR = \frac{A_d}{A_{cm}}]
CMRR بالا مطلوب است زیرا به این معنی است که تقویت کننده می تواند به طور موثر سیگنال های حالت مشترک را نادیده بگیرد و بر تقویت سیگنال دیفرانسیل تمرکز کند. به عنوان مثال، در یک تقویت کننده دیفرانسیل با کیفیت بالا، CMRR می تواند در محدوده 80 - 100 دسی بل باشد.
کاربرد تقویت کننده های دیفرانسیل
تقویت کننده های دیفرانسیل کاربردهای گسترده ای در الکترونیک دارند.
- تقویت کننده های ابزار دقیق: در تجهیزات اندازه گیری و آزمایش استفاده می شود. آنها باید سیگنال های دیفرانسیل کوچک را تقویت کنند در حالی که نویز حالت معمولی را که ممکن است در محیط اندازه گیری وجود داشته باشد را رد کنند. به عنوان مثال، در مدار سنسور دما، تقویت کننده دیفرانسیل می تواند اختلاف ولتاژ کوچک تولید شده توسط سنسور را تقویت کند در حالی که هر نویز الکتریکی موجود در هر دو خط ورودی را نادیده می گیرد.
- سیستم های صوتی: از تقویت کننده های دیفرانسیل در پیش تقویت کننده های صوتی برای بهبود نسبت سیگنال به نویز استفاده می شود. آنها می توانند هر زمزمه یا تداخلی را که در هر دو کانال ورودی مشترک است رد کنند.
- سیستم های ارتباطی: در سیستم های ارتباطی از تقویت کننده های دیفرانسیل برای تقویت سیگنال های دیفرانسیل ارسال شده از طریق کابل های دوربرد استفاده می شود. این به کاهش اثرات تداخل الکترومغناطیسی (EMI) و تداخل کمک می کند.
قطعات الکترونیکی ما برای تقویت کننده های دیفرانسیل
به عنوان تامین کننده قطعات الکترونیکی، ما قطعات مختلفی را ارائه می دهیم که می توانند در مدارهای تقویت کننده دیفرانسیل استفاده شوند. به عنوان مثال، ما مقاومت ها و خازن هایی با کیفیت بالا داریم که برای بایاس کردن ترانزیستورها و تنظیم بهره تقویت کننده ضروری هستند.
ما همچنین مجموعه ای عالی از ترانزیستورها، هم BJT و هم FET داریم که می توان از آنها برای ساخت تقویت کننده های دیفرانسیل استفاده کرد. این ترانزیستورها دارای ویژگی های عملکرد عالی مانند بهره بالا و نویز کم هستند که برای تقویت کننده دیفرانسیل با عملکرد خوب بسیار مهم هستند.
علاوه بر این، ما تعدادی خازن را ارائه می دهیم که می توانند در مدارهای مرتبط استفاده شوند. ما را بررسی کنیدخازن موتور AC CBB65،خازن استارت CD60، وخازن راه اندازی موتور AC CBB61. در حالی که اینها عمدتاً برای کاربردهای موتوری هستند، می توانند در برخی مدارهای منبع تغذیه یا فیلتر که بخشی از یک سیستم بزرگتر حاوی تقویت کننده های دیفرانسیل هستند نیز استفاده شوند.
چرا اجزای ما را انتخاب کنیم؟
قطعات ما از تولید کنندگان قابل اعتماد تهیه شده اند و برای اطمینان از کیفیت و عملکرد بالا به طور کامل تست شده اند. ما اهمیت داشتن قطعاتی را که به طور مداوم در مدارهای الکترونیکی کار می کنند، به ویژه در کاربردهای حیاتی مانند تقویت کننده های دیفرانسیل، درک می کنیم.
ما همچنین قیمت های رقابتی و خدمات عالی به مشتریان را ارائه می دهیم. فرقی نمیکند شما علاقهمند به ساخت یک پروژه کوچک باشید یا یک مهندس حرفهای که روی یک طراحی در مقیاس بزرگ کار میکند، ما اینجا هستیم تا به شما کمک کنیم تا اجزای مناسب برای نیازهایتان را پیدا کنید.
بیایید وصل شویم و در مورد خرید شما بحث کنیم
اگر در بازار قطعات الکترونیکی برای مدارهای تقویت کننده دیفرانسیل خود یا هر پروژه دیگری هستید، در تماس با آنها تردید نکنید. ما بسیار خوشحالیم که در مورد نیازهای شما صحبت کنیم، پشتیبانی فنی ارائه دهیم و قیمت های رقابتی ارائه دهیم. چه برای نمونه سازی به مقدار کمی نیاز داشته باشید یا یک سفارش تولید در مقیاس بزرگ، ما شما را تحت پوشش قرار می دهیم.
مراجع
- Horowitz, P., & Hill, W. (1989). هنر الکترونیک. انتشارات دانشگاه کمبریج
- سدرا، اس، و اسمیت، کی سی (2015). مدارهای میکروالکترونیک انتشارات دانشگاه آکسفورد