Frage zu Differenzsignalen und Feedback

Betrachten wir zum Beispiel diese Schaltung:

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Während des Unterrichts ging unser Professor immer von einem perfekten differenziellen Eingang aus (zwei Signale mit demselben DC-Wert und mit gleichen und entgegengesetzten Amplituden). Infolgedessen ist Knoten 1 aufgrund der Symmetrie eine Wechselstrommasse, und die Kleinsignal-Differenzverstärkung kann leicht gefunden werden:

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Nun die Frage : Wenn ich diese Schaltung (oder allgemein jede Schaltung mit einer differenziellen Paarstufe, die der Eingangsblock eines Operationsverstärkers ist) mit negativer Rückkopplung schließe, habe ich keinen perfekten differenziellen Eingang, daher darf ich es nicht die vorherige differenzielle Verstärkung zu verwenden (die tatsächlich unter der Annahme einer differenziellen Eingabe gefunden wurde). Betrachten wir zum Beispiel diese Grundschaltung:

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Sie können sehen, dass der nicht invertierende Anschluss fest mit der analogen Masse verbunden ist und sich daher in Bezug auf den invertierenden Anschluss nicht differenziell ändern kann. In einer ähnlichen Frage, die ich geschrieben habe, wurde mir geantwortet, dass Sie eigentlich immer ein paar Signale als Summe eines Gleichtaktsignals und eines Differenzsignals schreiben können, und da ein gut gestalteter Operationsverstärker eine Gleichtaktverstärkung hat, die es gibt viel kleiner als die differentielle Verstärkung ist, können wir die Gleichtaktverstärkung vernachlässigen (und daher nur den vorherigen Ausdruck für die differentielle Verstärkung verwenden). Nun hätte ich gerne ein paar Hinweise, wie man in diesem Fall bei der Analyse vorgehen kann. Zum Beispiel habe ich unter Berücksichtigung der vorherigen invertierenden Konfiguration versucht, den Eingang des Operationsverstärkers zu zerlegen:

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wobei vx die Spannung am invertierenden Anschluss ist. Ist es richtig? Wie geht es weiter mit der Analyse?

Danke

Edit für den Kommentar:

Für die Teleskopkonfiguration wurde die differenzielle Verstärkung unter der Hypothese von differenziellen Eingangssignalen gefunden:

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Wenn wir das Feedback darum herum schließen, erhalten wir:

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Aber hast du es geschafft, den Wert eines Diff-Amps für diesen Fall zu berechnen? Gibt es einen praktischen Unterschied im Endwert? Auch wenn Sie das Gate eines ersten Mosfet erden und das Eingangssignal an das M2-Gate anlegen. Wir können immer noch Vin = Vid = Vgs2 + Vsg1 schreiben und weil M1 und M2 identisch sind, Vgs1 = Vid/2 und Vsg2 = Vid/2 (Vsg2 = - Vgs1) Also können Sie sich Sorgen machen oder nicht?

Antworten (2)

Kurzer Hintergrund
Angenommen, Sie haben ein lineares Netzwerk mit zwei Eingangsports mit Eingangsspannungen v 1 Und v 2 wie in der folgenden Abbildung gezeigt:

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Dann seit v 1 = v 1 − v 2 2 + v 1 + v 2 2 Und v 2 = v 2 − v 1 2 + v 1 + v 2 2 . Somit haben wir:

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Dann können Sie die Schaltung wie unten gezeigt umwandeln:

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Hier ist die Gleichtaktspannung: v C M = v 1 + v 2 2 und die Differenzspannung ist: v D ich F F 2 = v 1 − v 2 2 . Da die Schaltung linear ist, ist Überlagerung gültig. Wir können also sagen, dass die Gesamtantwort die Summe dieser beiden sein wird.

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Die erste ist die Gleichtaktschaltung und die zweite die Differenzschaltung. Hier können Sie alle Tricks für die differentielle Hälfte und die Gleichtakthälfte anwenden, die Sie vielleicht kennen.
Ihr Beispiel
Die vollständige Schaltung für das von Ihnen bereitgestellte Beispiel lautet:

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Hier sind die beiden Eingänge: v 1 = v C M + v ich N Und v 2 = v C M .
Wenn Sie hier mit Überlagerung verwenden v C M = 0 , erhalten Sie die Schaltung, die Sie in Ihrer Frage gezeigt haben. Dies ist der differentielle Teil der Schaltung.
Wenn Sie stattdessen machen v ich N = 0 , erhalten Sie die Gleichtaktschaltung:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich überlasse es Ihnen jetzt, es zu analysieren.

Ich habe den Abschnitt „Kurzer Hintergrund“ gelesen und verstanden, aber ich verstehe den Abschnitt „Ihr Beispiel“ nicht. Was meinst du mit "Differentialteil" und wer sind V1 und V2 in der invertierenden Konfiguration? Nochmals vielen Dank
@Stefanino Bitte sehen Sie sich die Änderungen an. Hoffe, das klärt die Dinge. Wenn nicht, lassen Sie es mich wissen.
Ich danke dir für die Bearbeitung, jetzt ist es viel klarer. Der Zweifel bleibt jedoch in mir: Wenn Sie die beiden Eingangssignale (Vin und Masse) in Gleichtaktsignal und Differenzsignal aufteilen, haben Sie an den Eingangsanschlüssen des Operationsverstärkers immer noch kein perfektes Differenzial (oder perfektes gemeinsames Signal). )-Signal, weil Sie einen Spannungsabfall an R1 haben. Stattdessen haben Sie in der Teleskopschaltung (zum Beispiel) ein Differenzsignal, das direkt an die Eingangsanschlüsse angelegt wird. Wer sagt also in Ihrer Differentialteilschaltung, dass ich Ad (dh die Differentialverstärkung) verwenden kann? Ich hoffe, ich war klar. Vielen Dank für Ihre Geduld!
Ich habe meiner Frage auch zwei Bilder hinzugefügt, um sie klarer zu machen
@Stefanino Die Verstärkung ist für einen Differenzeingangs- und einen Single-Ended-Ausgangsverstärker gleich. Sie hätten ein Schema wie dieses: google.com/… :
@sarthak: Wenn Sie die CircuitLab-Schaltfläche in der Editor-Symbolleiste verwenden, wird ein bearbeitbarer Schaltplan inline mit Ihrem Beitrag gespeichert. Screengrab und Bildupload sind nicht erforderlich. Kein Konto erforderlich und kein Hintergrundraster.
@Transistor Danke für den Tipp!

Ich habe Ihre Geduld, die Frage, die Sie zuvor gestellt haben, neu zu formulieren, als sehr positiv bewertet, und wie andere dachte ich, dass das Problem Ihr Konzept des "perfekten differenziellen Eingangs" war. Darf ich vorschlagen, dass Sie bewerten, dass die differenzielle Eingangsstufe, die Sie in Ihrer Analyse berücksichtigen, einfach nicht Rail-to-Rail-fähig ist? Bitte schauen Sie sich das modifizierte Bild an:

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Wenn Sie einen dieser Eingänge anschließen möchten 0 v Sie sollten in Betracht ziehen, dass Ihre Eingangsstufe von Split-Versorgungen versorgt wird (z ± 15 v ).

Ja, Sie haben Recht, dieser Knoten muss mit VSS und nicht mit Masse verbunden sein. Aber selbst wenn ich den Schaltplan so anpasse, wie Sie es richtig gesagt haben, besteht mein Zweifel immer noch: Um Ad zu verwenden, sollten wir diese roten Differenzsignale haben (weil Ad unter dieser Hypothese gefunden wurde); wie kann ich beweisen (wenn ich recht habe), dass sie differentiell sind? Danke
Ich verstehe dein Argument. Danke fürs klarstellen. Der Mangel an Symmetrie würde die "Wechselstromgrund"-Annahme durchbrechen, die die differenzielle Verstärkungsanalyse erleichtert.
+2 Ich wollte dies kommentieren, aber sehen Sie zu, dass Sie ordentlich darauf hinweisen. Von der ersten Lesung und dem ersten Diagramm des OP an war ich nervös wegen des Eingangsbetriebs unter der Schiene und fehlerhafter Annahmen, die von dort aus als Anfang führten.
Ich habe einen Fehler gemacht, weil ich den Schaltplan meines Buches kopiert habe, aber das ist nicht das Problem: Offensichtlich muss die Quelle von M9 an eine negative Spannung angeschlossen werden. Der Zweifel, den ich immer noch habe, bleibt: Wie kann (wenn ich recht habe) bewiesen werden, dass die roten Signale differentiell sind?
Im letzten Bild (mit vorgenommenen Korrekturen ...) können Sie nicht sagen, dass die roten Signale "differenziell" sind, da ein Punkt geerdet ist. Sie können nur von einem "Fehlereingang" sprechen, der es dem OPamp ermöglichen kann, funktionsfähig zu sein. Sie können diesen "Fehler" schließlich in Gegentakt- und Gleichtaktsignale aufteilen, während Sie den theoretischen Schaltplan neu entwerfen. Aber das ist nicht nötig. Eingang - ist eine virtuelle Masse. So kann Ad verwendet werden.
Frage zu Differenzsignalen und Feedback
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