L'amplificatore differenziale

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Un amplificatore differenziale possiede due ingressi, ai quali sono applicate le due tensioni V1 e V2, ed un'uscita. Non è ovviamente definibile un guadagno (se non differenziale, come in seguito spiegato) ed esistono due impedenze di ingresso diverse, una per ciascun ingresso.

Amplificatore differenziale

Per analizzare il circuito è possibile utilizzare il principio di sovrapposizione degli effetti.

Annulliamo prima V1.

Differenziale: annulliamo V1

Le resistenze R1 ed R4 non sono attraversate da alcuna corrente e quindi non presentano alcuna differenza di potenziale ai loro capi: l'ingresso non invertente è quindi collegato a massa. Si tratta di un amplificatore invertente. La tensione di uscita è pari al prodotto della tensione di ingresso per il guadagno dell'amplificatore:

Vout 1

Annulliamo ora V2.

Differenziale: annulliamo V2

I circuito è costituito dal partitore formato da R1 ed R4 in cascata all'amplificatore non invertente costituito dall'amplificatore operazionale, R2 ed R3. La tensione di uscita è quindi pari al prodotto dei due guadagni per la tensione di ingresso:

Vout 2

La tensione in uscita complessiva Vout è quindi pari alla somma di V'out e V''out:

Vout

Consideriamo infine il caso particolare in cui le quattro resistenze sono scelte in modo tale che R1=R2 e R4=R3 (in realtà sarebbe sufficiente che siano tra di loro proporzionali). In questo caso Vout è dato dalla formula:

V differenziale

Si vede quindi che la tensione di uscita è pari alla differenza tra i due ingressi (da cui il nome del circuito) moltiplicato per il rapporto di due resistenze. Tale rapporto è indicato con il termine di guadagno differenziale.