Differensialforsterkere

Diferensialforsterkere, eller differensialforsterkere, er elektroniske forsterkere som konverterer spenningdifferansen mellom to innganger til en forsterket differansesignal. Den vanligste konstruksjonen er et langhalet par (long-tailed pair) bestående av to like transistorer som deler en felles emitterstrøm og som har hver sin kollektor koblet til en last, ofte i form av resistorer eller aktive laster. Inngangene mottar v_in+ og v_in-, og differansen v_d = v_in+ − v_in- bestemmer hvordan kollektorstrømmene endres, noe som gir en utgang som er proporsjonal med forskjellen mellom inngangene.

Egenskaper og prinsipp: Differensialforsterkere har høy forsterkning av forskjellsignal samtidig som fellesmodus-signaler dempes kraftig. CMRR (common-mode rejection ratio) beskriver hvor godt enheten reduserer fellesmodus-signaler. I en ideell langhalet paret er totaltail-strømmen konstant; endringer i ett transistorstrøm korresponderer med tilsvarende endring i den andre i motsatt retning. For små signaler gir transconductance gm omtrent Ic/VT, og den differensielle utgangsspenningen (for to kollektorer) er omtrent Ad ≈ gm·Rc; ved ensidig utgang blir Ad ≈ (gm·Rc)/2. BJT- og MOSFET-baserte differensialpar har ulike inngangsimpedans og støyegenskaper.

Vanlige varianter: med passive kollektorlastere (Rc) eller med aktive laster som strøm-kilder eller current mirrors for høyere gain og bedre CMRR. Bruksområder: front-end i operasjonsforsterkere (op-amps), presisjonsinstrumentforsterkere, målesystemer og differensiell til enkeltsignalkonvertering. Fordeler inkluderer høy CMRR og god temperaturstabilitet ved nøyaktig matching; utfordringer er krav til matchede komponenter og passende strøm- og båndbreddebegrensninger.