一、差分放大電路的缺點(diǎn)，你知道幾個(gè)？

1、 差分放大器結(jié)構(gòu)

話不多說，直接干貨，圖1是差分放大電路的基本結(jié)構(gòu)，由一個(gè)運(yùn)算放大器和4個(gè)外圍匹配電阻組成，常用來進(jìn)行電流檢測(cè)或差分信號(hào)放大，差分放大器有幾個(gè)固有的弊端，如果不了解這些弊端，將影響我們的電路設(shè)計(jì)，看看這些弊端，你知道幾個(gè)？（本文整理自看海的原創(chuàng)視頻課程《運(yùn)放秘籍》第二部：儀表放大器專項(xiàng)，詳見后文）

圖1 差分放大電路

2. 差分放大器弊端一：輸入阻抗低

差分放大器的輸入阻抗非常低，這與它的匹配電阻相關(guān)，而且差分放大器兩個(gè)輸入端的阻抗并不對(duì)稱。怎么計(jì)算兩個(gè)輸入端的輸入阻抗呢？

如圖1 中，計(jì)算Vi-的輸入阻抗時(shí)，我們只看Vi-，忽略Vi+，參考圖2 左圖。此時(shí)的電路是一個(gè)反相放大的結(jié)構(gòu)，由《運(yùn)放秘籍》前期課程可知，反相放大電路的輸入阻抗就約等于輸入電阻R1。

圖2 差分放大輸入阻抗計(jì)算

計(jì)算Vi+的輸入阻抗時(shí)，我們只看Vi+，忽略Vi-，參考圖2 右圖。此時(shí)的電路類似一個(gè)同相放大的結(jié)構(gòu)，Vi+是被R1和R2分壓后再被同相放大的，Vi+經(jīng)過R1和R2到地，因此，Vi+的輸入阻抗大約是電阻(R1+R2)的值。

我們做下輸入阻抗的仿真，見圖3 ，Vi-的輸入阻抗是1KΩ，Vi+的輸入阻抗是11KΩ，與我們前文分析的一致，詳細(xì)仿真方法參考《運(yùn)放秘籍》完整內(nèi)容。

圖3 差分放大輸入阻抗仿真

差分放大器的輸入阻抗不但低，而且兩個(gè)輸入端的阻抗并不對(duì)稱，如果連接到差分放大器的信號(hào)源的兩個(gè)引腳源阻抗不匹配，也會(huì)降低CMRR，這就是差分放大電路的二：共模抑制比低。

3、差分放大器弊端二：共模抑制比低

差分放大器最完美的狀態(tài)是圖1電路中的兩個(gè)R1完全相等、兩個(gè)R2完全相等，然而，我們無法找到兩個(gè)阻值一模一樣的電阻，常見的電阻也有1%的誤差。這會(huì)使得電阻失配，將大大降低共模抑制比CMRR。

圖4 中，我們簡(jiǎn)單體會(huì)下差分放大器的CMRR，左邊仿真圖中，電阻是完全匹配的，輸入的共模信號(hào)是0.1V@50Hz，此時(shí)輸出是10uV，也就是說0.1V的共模輸入信號(hào)被轉(zhuǎn)換成了10uV的輸出信號(hào)（虛擬運(yùn)放模型的CMRR是100dB），換句話說就是，在外圍電阻完全匹配的情況下，差分放大器的CMRR并不是無窮大，這受限于運(yùn)算放大器。

圖4 差分放大CMRR與電阻失配

而圖4右圖中，我們只把其中的一個(gè)電阻，按照最大誤差1%從1KΩ改成了1.01KΩ，則在相同共模輸入的情況下，輸出變成了大約1000uV，是左圖的10uV的100倍。這就是電阻失配，將降低共模抑制比，使得抑制共模干擾的能力大大降低。

能不能增加差分放大電路的輸入阻抗和共模抑制比？于是，就有了經(jīng)典的3運(yùn)放儀表放大器。

二、《運(yùn)放秘籍》儀表放大器專項(xiàng)教程

在模擬電路領(lǐng)域，[差分放大器]與[儀表放大器]扮演著至關(guān)重要的角色，它們?cè)诙喾N應(yīng)用場(chǎng)合中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。但是，在課堂上或工作中，許多教師、學(xué)生以及工程技術(shù)人員對(duì)這些電路只了解個(gè)大概，但對(duì)于深入的技術(shù)細(xì)節(jié)可能掌握不足。這種狀況可能會(huì)影響到電路的抗干擾性能，造成較大的噪聲干擾，或者引起信號(hào)的嚴(yán)重失真。

我的視頻課程《運(yùn)放秘籍》第二部：儀表放大器專項(xiàng)，專門針對(duì)上述問題進(jìn)行系統(tǒng)性講解。以電流檢測(cè)為起點(diǎn)，引入差分放大器的兩個(gè)重大缺點(diǎn)，拓展到提高輸入阻抗、提高共模抑制比的策略，引入儀表放大器。

限時(shí)特價(jià)

券后價(jià)：369元（原價(jià)：399元）

課程可隨時(shí)回放，可開具發(fā)票

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和看海一對(duì)一交流

以下是課程安排

本課程將全面介紹儀表放大器的性能指標(biāo)，并通過直流與交流仿真實(shí)踐，深入理解儀表放大器的關(guān)鍵參數(shù)，包括壓擺率、反饋回路、增益、電源抑制比、共模抑制比、鉆石圖以及噪聲等方面。課程中將分析實(shí)際電路設(shè)計(jì)中的典型誤區(qū)，著重講解電路設(shè)計(jì)的關(guān)鍵點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)理論與實(shí)踐相結(jié)合的閉環(huán)學(xué)習(xí)體驗(yàn)，以達(dá)到對(duì)儀表放大器知識(shí)的系統(tǒng)掌握。

1、你會(huì)學(xué)到什么

• 熟悉Multisim仿真軟件的操作技巧；

• 掌握進(jìn)行交流分析、瞬態(tài)分析、噪聲測(cè)試以及交互式模擬的技能；

• 能夠?qū)DI、Ti的運(yùn)算放大器模型嵌入到Multisim環(huán)境中；

• 掌握差分放大電路的關(guān)鍵應(yīng)用技術(shù)；

• 了解如何有效提升差分放大電路的共模抑制比和輸入阻抗；

• 學(xué)習(xí)儀表放大器的關(guān)鍵應(yīng)用準(zhǔn)則；

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工程師看海，硬件專家，《運(yùn)放秘籍》系列視頻創(chuàng)作者、暢銷書《硬件設(shè)計(jì)指南 從器件認(rèn)知到手機(jī)基帶設(shè)計(jì)》作者，前小米硬件工程師，國(guó)際人類腦圖譜會(huì)員，985畢業(yè)，多次參與千萬級(jí)別項(xiàng)目研發(fā)，任職世界500強(qiáng)，知乎、CSDN、電子星球知名博主。專注于硬件、軟件設(shè)計(jì)分享，前沿技術(shù)剖析。

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