differensiaalivahvistinta

Differensiaalivahvistin on elektroninen vahvistin, joka vahvistaa kahden tulosignaalin eron eli differentiaalisen jännitteen. Sen perusperiaate on emitterikytkentä, jossa kaksi tulosignaalia jakavat yhteisen virtaesityksen (tail) tai nykyvirran. Vahvistin tuottaa erotussignaalin kahdesta tulosta, ja usein lisäksi on mahdollisuus ottaa tulos kahdesta tai yhdestä tulosta riippuen käytetystä konfiguratiosta.

Tyypillinen rakenne on pitkän hännän pari (long-tailed pair), jossa parin transistorien emitterit kytketään yhteiseen nykyvirtalähteeseen. Kun toisen tulon jännite nousee ja toisen laskee, virta siirtyy yhdestä transistorista toiseen, ja tämä muutos ilmenee vastuksilta tai aktiivisilta kuormilta otettavina tulosignaaleina. Ydinominaisuuksiin kuuluu suuri yhteisenergia suojattuna common-mode -tilanteissa sekä kyky havaita pienet erotukset suurista, yhteisiä häiriöitä sisältävistä merkeistä erottamalla.

Toteutuksessa voidaan käyttää bipolaarisia (BJT) tai MOSFET-pohjaisia transistorikomponentteja sekä aktiivisia kuormia, kuten virrasilmukoita (current mirror), joilla saavutetaan suuri vahvistus ja parempi CMRR (common-mode rejection ratio). Vahvistus voidaan toteuttaa erotusvasteena Ad ja mahdollisesti mihin tuloon signaali on otettu (single-ended tai differentialinen lähtö). Tyyppisiä ominaisuuksia ovat tulosignaali-impedanssit, erovireen kestävyys, offset-voltajat ja lämpötilariippuvuus.

Käyttökohteita ovat mittaus- ja instrumentointivahvistimet, operaatioaltiopäätteiden sisäänoton etuasteet sekä anturiliitännät, joissa tarvitaan tehokasta häiriönpoistoa ja pienien erochäiriöiden tarkkaa vahvistamista. Suunnittelussa huomioidaan biasointi, tasapainotus, virran vakaus sekä lämpötilariippuvuudet.