Дифференциальный усилитель как один из основных элементов в схемах электроники

В проектировании электронных схем часто происходят радикальные перемены, при которых меняются сами принципы создания различных устройств. Такие революционные изменения могут произойти в результате появления новых устройств и развития технологий. Хорошим примером в этом случае будет переход от электронных ламп к полупроводниковым приборам. Либо при разработке схемных решений, на базе которых становится возможным создание эффективно работающих новых устройств. Дифференциальный усилитель появился относительно недавно, но сразу же стал востребован во многих отраслях. Схемы с применением таких усилителей получили широкое распространение в промышленной электронике. На их основе спроектированы многие бытовые приборы, магнитофоны, усилители и т.д.

Принцип работы такого усилителя достаточно простой, и именно в этом и кроется популярность этого устройства. Он состоит из двух входов/выходов и обладает высоким коэффициентом усиления.

Дифференциальный усилитель реагирует на разность входных потенциалов появлением напряжения на выходе. Уровень выхода будет равен разности потенциалов на входе, помноженной на коэффициент усиления самого усилителя. Другими словами такая схема будет стараться восстановить первоначальное равновесие потенциалов на входе, путем увеличения уровня напряжения на выходе. Это свойство широко используется при построении различных схем. Дифференциальный усилитель стал предвестником появления операционных усилителей (ОУ), которые стали широко применяться в различных электронных схемах.

Операционные усилители завоевали большую популярность и хорошо показали себя в работе. Небольшое компактное быстродействующее устройство прочно вошло в электронные схемы, используемые для управления различными технологическими процессами. Увидеть ОУ можно и в бытовых приборах. Создано большое количество схем с их применением.

К примеру, коэффициент такого усилителя легко можно сделать управляемым, если создать обратную связь. Для этого соединяем выход/вход схемы через ограничительное сопротивление. Входной сигнал также пропускаем через ограничительный резистор. Как видите, операционный усилитель несложно сделать управляемым, коэффициент схемы при этом рассчитывается отношением сопротивления обратной связи к номиналу входного резистора.

Если этот коэффициент сделать равным единице и организовать обратную связь через инверсный вход, то можно создать дифференциальный усилитель. Для этого напряжение на неинверсный вход подается через делитель напряжения с равными номиналами резисторов в каждом плече. Собрав такую схему, мы получим дифференциальный усилитель на оу. Изменяя соотношения резисторов можно влиять на параметры всей схемы. Основным, конечно же, является коэффициент усиления.

Используя дифференциальные усилители в электронике, можно добиться реализации практически любых проектов. Они прекрасно ведут себя в схемах логики, защиты или управления.

К недостаткам схем на ОУ можно отнести небольшой дрейф выходного сигнала в зависимости от температурного режима эксплуатации прибора. Эта проблема решается использованием различных схемных решений.