差分放大電路的計算，這樣講我就會了

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差分運算放大電路，對共模信號得到有效抑制，而只對差分信號進行放大，因而得到廣泛的應用。
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差分電路的電路構型
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圖1：差分電路
目標處理電壓：是采集處理電壓，比如在系統(tǒng)中像母線電壓的采集處理，還有像交流電壓的采集處理等。
差分同相/反相分壓電阻：為了得到適合運放處理的電壓，需要將高壓信號進行分壓處理，如圖1中V1與V2兩端的電壓經(jīng)過分壓處理，最終得到適合運放處理的電壓Vin+與Vin-。
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差分放大電路
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反饋，對于運算放大電路來說，運放工作在線性區(qū)，所以這里一定是負反饋，沒有反饋（開環(huán)）或者是正反饋，那是比較器電路而不是放大電路，這時候運放工作在飽和區(qū)或稱為非線性工作區(qū)，正因為飽和，輸出才是電源電壓的幅值。
& A6 K' Z, k0 w- O/ E( S# ]圖2是一種帶正反饋的運放電路，這里就不能叫運算放大電路了，因為運放的開環(huán)放大倍數(shù)理想是無限大，當然實際中不可能無限大，所以如下結構是遲滯電壓比較器，運放工作在非線性區(qū)或飽和區(qū)。

圖2
, H  i) T  _3 w圖3，依然是電壓比較器結構，上面已經(jīng)提到，運放開環(huán)增益很大，不帶負反饋，工作就如非線性區(qū)，當做電壓比較器來使用。
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4 l0 d. K+ ]1 e# ]$ q  H- ]" l5 s8 Z圖3
4 D& d# h0 ]% W運算放大器，反饋電阻從輸出接到反相端"-"就是負反饋，當然在輸出信號不超過電源電壓時（注：一切信號的能量來源是電源，輸出當然不可能超過電源幅值），實現(xiàn)的功能就是放大信號的功能；接到同相端"+"就是正反饋，電路功能是電壓比較器。
! P1 v. p7 V1 \0 i3 ^  [% e$ t當然在實際當中我們并不提倡用運放去做電壓比較器，而是選用專用的比較器，如LM339、LM393、LM211等，因為比較器和運放在實際當中內(nèi)部器件的工作狀態(tài)還是有區(qū)別的。
比較器接了限流電阻—"R74、R77"，這是因為比較器在幅值切換時，快速上升或下降沿對后級容性負載進行充放電，這個充放電電流確來自這個有源器件—比較器，因此加限流電阻目的是防止電流沖擊。
RC濾波：可以酌情調(diào)節(jié)，目的是防止輸出過沖等信號失真問題。


差分輸入電壓的計算


8 N3 j. g3 D2 K; b圖4電路，為了便于計算，我們給定每個阻值。
. y& V4 m1 V* L3 q, Y6 |差分電路的另一個特點是對稱性，R40=R56及R47=R55，差分分壓兩個支路電阻也是相等的。

圖4
1 x7 V$ d8 Q3 b/ o# m4 i) f, LVin+和Vin-的值是如何計算的？
6 b$ D6 l4 @% {2 Z; U我們先通過繁瑣的計算來得到，然后再簡化計算。
  |3 R& ]7 `! X; A; u首先，運放的同相端5引腳和反相端6引腳，利用"虛短"得到，其中系數(shù)6是指6個100k的電阻，方便簡化式子：

, V) N) K4 Y, z7 i那么通過分壓關系得到Vin+：

再次通過分壓關系得到Vin-：



0 S5 L0 L5 @& \0 e; c由此可以得到Vin+減Vin-的值。
& o% g: q# d/ g$ g0 ]其實還有一種簡單方法得到Vin+減Vin-的值，利用運放的虛短特點，可將電路等效為：

7 N5 M+ q- I# Z  @+ y& i. y5 G圖5
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圖6
所以，要計算Vin+減Vin-的值，變得很容易，只是一個簡單的分壓電路而已，如下計算得到：



( P) Q6 _" [  Y$ b! C得到差分電壓輸入值是0.84V。
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7 B, w% J* P" k  q" F9 b差分放大電路的計算

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) T( q; l# G( B
. Y/ u2 H, _( H圖7
計算公式推導，依舊遵循運放的虛短和虛斷特性，當R56=R40，R47=R55時，差分計算可以簡化為：

% U& `, Z: E+ x" ^, V8 x: B& M實際應用電路中，我們?yōu)榱撕喕�計算，也是用最簡方法計算，�?jīng)常使用的電路也是上述電路，令電阻相等關系，簡化計算。
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$ `$ x* _6 @* I! ]" C  v' N9 P放大電路的"偏移計算"

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* X+ R& ~( Z- s* J% a+ B/ ^為什么要對輸出電壓進行偏移？這是因為如當采集負值時，我們的采樣芯片和MCU幾乎都不支持負值采樣的時候，你就必須進行偏移，使得輸出總是為正值。
偏移電路，如圖8，在原來同相端電阻接地GND的地方，我們接一個電壓值，通常也稱為偏移電壓。那么最終表達式是什么？
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% \0 F- y5 R# ]# @圖8
通過疊加定理最終得到：
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- a+ J% ]. q* m這里公式的成立，保證R64=R72，R73=R57，那么最終得到偏移公式是在原來基礎上加個電壓偏移量2.5V_Ref：

- A  L$ r& `' F7 Q只要根據(jù)實際應用選擇合適的偏移量，輸出總會為一個正值。

3 |! i+ {: ^: Y" M圖9
% j6 m) C6 f: r比如，圖9電路，輸入電壓變?yōu)?100V，那么最終輸出電壓就為：

這樣就將負電壓偏移為正電壓，處理器符合處理器處理要求了，偏移電路在采集如交流電、以及存在負直流電壓的控制電路中廣泛使用。

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