電子機器において差動アンプはどのように機能するのでしょうか?
ちょっと、そこ！私は電子部品のサプライヤーとして、さまざまな電子回路においてさまざまな部品がどのように重要な役割を果たしているかを直接見てきました。このような重要な回路要素の 1 つが差動アンプです。このブログでは、差動アンプがどのように機能するのか、そしてなぜそれがエレクトロニクス分野で非常に役立つのかを詳しく説明します。
差動アンプとは何ですか?
差動アンプは、コモンモード信号を拒否しながら、2 つの入力信号の差を増幅する一種の電子アンプです。簡単に言うと、2 つの入力電圧間の変動を調べ、その差を増幅します。現実のシナリオでは、両方の入力に共通する不要な信号 (コモンモード信号) が存在することが多く、それらが出力に影響を与えたくないため、これは非常に便利です。
基本構造と構成部品
基本的な差動増幅回路は、通常、特定の構成で接続された 2 つのトランジスタ (バイポーラ接合トランジスタまたは電界効果トランジスタのいずれか) で構成されます。簡単にするために、バイポーラ接合トランジスタ (BJT) バージョンを見てみましょう。
入力端子が 2 つあり、それらを $V_{in1}$ と $V_{in2}$ と呼びます。各入力はトランジスタのベースに接続されています。これら 2 つのトランジスタのエミッタは一緒に接続されており、通常は定電流源によってバイアスされます。トランジスタのコレクタは負荷抵抗を介して電源に接続されています。
仕組み: 基本
2 つの入力電圧 $V_{in1}$ と $V_{in2}$ を差動アンプに印加すると、トランジスタはこれらの電圧の差に基づいて応答します。
2 つの入力電圧が等しい、つまり $V_{in1}=V_{in2}$ であると仮定します。この場合、2 つのトランジスタに流れる電流は同じになります。コレクタは負荷抵抗に接続されているため、これらの抵抗の両端の電圧降下も同じになります。したがって、2 つのコレクタの電圧の差である出力電圧はゼロになります。これはコモンモード信号の除去です。
ここで、$V_{in1}$ が $V_{in2}$ より大きい場合、$V_{in1}$ に接続されたトランジスタは、$V_{in2}$ に接続されたトランジスタと比較してより多くの電流を流します。これにより、第 1 トランジスタの負荷抵抗器の両端の電圧降下が大きくなり、第 2 トランジスタの負荷抵抗器の両端の電圧降下が小さくなります。その結果、$V_{in1}$ と $V_{in2}$ の間の増幅された差を表すゼロ以外の出力電圧が発生します。
コモンモード除去比 (CMRR)
差動アンプがコモンモード信号を除去する能力は、コモンモード除去比 (CMRR) によって測定されます。これは、差動モード ゲイン ($A_d$) とコモン モード ゲイン ($A_{cm}$) の比として定義されます。
[CMRR = \frac{A_d}{A_{cm}}]
高い CMRR が望ましいのは、アンプがコモンモード信号を効果的に無視して差動信号の増幅に集中できることを意味するためです。たとえば、高品質の差動アンプでは、CMRR は 80 ～ 100 dB の範囲になります。
差動アンプの応用例
差動アンプはエレクトロニクス分野で幅広い用途に使用されます。
- 計装用アンプ: 測定機器や試験機器に使用されます。測定環境に存在する可能性のあるコモンモードノイズを除去しながら、小さな差動信号を増幅する必要があります。たとえば、温度センサー回路では、両方の入力ラインに存在する電気ノイズを無視しながら、差動アンプはセンサーによって生成された小さな電圧差を増幅できます。
- オーディオシステム: 差動アンプは、信号対雑音比を向上させるためにオーディオ プリアンプで使用されます。両方の入力チャンネルに共通するハムや干渉を拒否できます。
- 通信システム: 通信システムでは、長距離ケーブルを介して送信される差動信号を増幅するために差動アンプが使用されます。これは、電磁干渉 (EMI) とクロストークの影響を軽減するのに役立ちます。
当社の差動アンプ用電子部品
電子部品のサプライヤーとして、当社は差動増幅回路に使用できるさまざまな部品を提供しています。たとえば、トランジスタのバイアスやアンプのゲインの設定に不可欠な高品質の抵抗とコンデンサを用意しています。
また、差動アンプの構築に使用できる、BJT と FET の両方のトランジスタも豊富に取り揃えています。これらのトランジスタは、高ゲインや低ノイズなど、良好に機能する差動アンプにとって重要な優れた性能特性を備えています。
さらに、関連回路に使用できるコンデンサもいくつか提供しています。私たちをチェックしてくださいCBB65 ACモーターコンデンサ、CD60 スターターコンデンサ、 そしてCBB61 ACモーター始動コンデンサ。これらは主にモーター用途向けですが、差動アンプを含む大規模システムの一部である電源回路やフィルター回路にも使用できます。
当社のコンポーネントを選ぶ理由
当社のコンポーネントは信頼できるメーカーから調達されており、高品質とパフォーマンスを保証するために徹底的にテストされています。当社は、電子回路、特に差動アンプなどの重要なアプリケーションにおいて一貫して動作するコンポーネントを持つことの重要性を理解しています。
また、競争力のある価格と優れた顧客サービスも提供します。あなたが小さなプロジェクトを構築する趣味人であろうと、大規模な設計に取り組むプロのエンジニアであろうと、私たちはあなたのニーズに合った適切なコンポーネントを見つけるお手伝いをします。
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参考文献
- ホロヴィッツ、P.、ヒル、W. (1989)。エレクトロニクスの芸術。ケンブリッジ大学出版局。
- AS セドラ、KC スミス (2015)。マイクロ電子回路。オックスフォード大学出版局。