Amplificatore differenziale

Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
Schema di amplificatore differenziale.

Un amplificatore differenziale è un tipo di amplificatore elettronico che amplifica la differenza dei due segnali di ingresso, ossia, il guadagno differenziale; l'amplificatore differenziale rappresenta lo stadio iniziale di un amplificatore operazionale (OP-AMP). Dati due ingressi V_\mathrm{in}^{+} e V_\mathrm{in}^{-}, un amplificatore differenziale fornisce un'uscita V_\mathrm{out}:

V_\mathrm{out} = A_\mathrm{d}(V_\mathrm{in}^{+} - V_\mathrm{in}^{-}) + A_\mathrm{c}\left(\frac{V_\mathrm{in}^{+} + V_\mathrm{in}^{-}}{2}\right)

in cui A_\mathrm{d} è il guadagno di modo differenziale e A_\mathrm{c} il guadagno di modo comune.


Per rendere il circuito immune ai disturbi presenti agli ingressi bisogna far tendere A_\mathrm{c} a 0. Infatti, supposto che il disturbo sia ad esempio un rumore che si somma in maniera uguale a V_\mathrm{in}^{+} e V_\mathrm{in}^{-}, A_\mathrm{c} amplifica la tensione di modo comune V_\mathrm{c} = \frac{V_\mathrm{in}^{+} + V_\mathrm{in}^{-}}{2}, amplificando quindi anche il disturbo presente in ingresso. A_\mathrm{d} invece amplifica la tensione differenziale V_\mathrm{d}=V_\mathrm{in}^{+} - V_\mathrm{in}^{-}, quindi eventuali rumori vengono automaticamente eliminati data l'operazione di sottrazione.


Il rapporto di reiezione di modo comune (CMRR, dall'inglese "common mode rejection ratio") è di solito definito come il rapporto tra il guadagno di modo differenziale e il guadagno di modo comune:

\mathrm{CMRR} = \frac{A_\mathrm{d}}{A_\mathrm{c}}

Da quest'equazione, si può notare che quando A_\mathrm{c} tende a zero, CMRR tende all'infinito. Maggiore è la resistenza della corrente di emettitore R_\mathrm{e}, più basso è A_\mathrm{c}, e migliore è il CMRR. Pertanto, per un amplificatore differenziale perfettamente simmetrico, con A_\mathrm{c} = 0, la tensione di uscita è data da

V_\mathrm{out} = A_\mathrm{d}V_\mathrm{d} = A_\mathrm{d}(V_\mathrm{in}^{+} - V_\mathrm{in}^{-})


Gli amplificatori differenziali si trovano in molti sistemi che utilizzano il feedback negativo, in cui un ingresso è utilizzato per il segnale di ingresso, mentre l'altro per quello di feedback.

Se l'amplificatore differenziale ha un'alta impedenza, la sua capacità di assorbimento di cariche (capacità elettrica) diminuisce. Se l'amplificatore differenziale ha un'impedenza bassa, il segnale di ingresso, viene perturbato all'interno dell'amplificatore stesso, perché la corrente in ingresso viene dissipata (dispersa). Un'alta impedenza dell'amplificatore differenziale permette di preservare la tensione (differenza di potenziale) che si presenta agli ingressi, e ad evitare che si dissipi all'interno dell'amplificatore stesso, altrimenti all'interno di quest'ultimo non ci sarebbe una d.d.p. fedele alla misura di d.d.p. fatta dalle sonde.

Voci correlate[modifica | modifica sorgente]

Collegamenti esterni[modifica | modifica sorgente]