用差分电路原理来分析输出电压为何要偏移

差分运算放大电路能够有效地抑制共模信号，只对差分信号进行放大，因此得到了广泛的应用。

差分运算放大器能有效地抑制共模信号，但只能放大它们，因此得到广泛应用。

差分电路的电路构型

图1 差分电路

目标处理电压：是采集和处理电压，如系统中母线电压和交流电压的采集和处理。

差分同相/反相分压器: 为了获得适合运算放大器处理的电压，需要对高压信号进行分割。如图1所示，对 v1和 v2两端的电压进行分区，最后得到适用于运放处理的电压 vin 和 vin。

差分放大电路：

反馈，对于运放电路，运放工作在线性区域，所以必须有负反馈，没有反馈(开环)，也没有正反馈，是比较器电路，而不是放大器电路。此时运算放大器工作在饱和区或非线性工作区，输出是因饱和而产生的电源电压的幅值。

图2是一种带正反馈的运放电路，这里我们就不能叫运算进行放大系统电路了，因为运放的开环控制放大倍数达到理想是无限大，当然中国实际中不可能无限大，所以设计如下数据结构是迟滞电压通过比较器，运放工作在非线性区或饱和区。

图2

图3仍然是电压比较器的结构，如上所述，运算放大器具有很大的开环增益，没有负反馈，其工作方式类似于非线性区域，用作电压比较器。

图3

操作放大器，反馈阻力从输出到反端"-"是负反馈，当然，当输出信号不超过供电电压时（注：所有信号的能量源是电源，输出当然不能超过电源振幅），实现的功能是放大信号的功能：当然，在实践中，我们不提倡使用传输和释放做电压比较器，而是选择特殊的比较器，如LM339、LM393、LM211等，因为比较器和传输置于实际的内部设备工作状态上还是不一样的。

比较器与限流电阻器“r74、r77”相连。这是因为比较器在振幅切换时，在上升或下降沿对后期电容性负载进行充电和放电。充放电电流实际上来自有源器件比较器。因此，增加限流电阻的目的是为了防止电流冲击。

Rc 滤波器: 可以根据需要进行调整，目的是防止输出过冲等信号失真问题

差分输入电压的计算

图4显示了电路。为了便于计算，我们给出了每个电阻值。

差分电路的另一个重要特点是具有对称性，R40=R56及R47=R55，差分分压两个城市支路电阻同时也是一个相等的。

图4

Vin+和Vin-的值是如何计算的？

让我们通过繁琐的计算，然后简化它们。

首先，用虚短路法得到运算放大器的5针同相端和6针同相端，其中系数6表示6个100k电阻

那么 vin 可以通过分压关系得到:

获取车辆识别号:

然后你得到Vin+减去Vin-的值。

事实上，还有一个简单的方法来获得Vin加减Vin-的价值，使用虚拟短功能的操作，电路可以等同于：

图5

图6

所以很容易计算出Vin+减去Vin-的值，这只是一个简单的分压电路，计算如下:

差分电压输入值为0.84 v。

差分放大电路的计算

图7

计算公式的推导仍然遵循运算放大器的虚短和虚断特性。当R56=R40，R47=R55时，差值计算可简化如下:

实际发展应用系统电路中，我们可以为了简化计算，也是用最简方法通过计算，经常需要使用的电路设计也是上述电路，令电阻相等关系，简化计算。

放大器电路的“偏置计算”

为什么要抵消输出电压？这是因为，如果我们的采样芯片和 MCU 在收集负值时勉强支持负采样，则必须进行偏移，以便输出始终为正值。

在偏置电路中，如图8所示，我们将一个电压值（也称为偏置电压）连接到原始同相电阻接地的地方。那么最后的表达是什么呢？

图8

使用这个重叠定理，我们最终得到:

这里公式的建立保证了R64=R72，R73=R57，所以最终的失调公式是在原来的基础上加一个2.5V_Ref的电压失调:

只要根据实际应用程序选择合适的偏移量，输出总是为正值。

图9

例如，在图9中，如果输入电压为 -100v，那么最终的输出电压是:

这样将负电压转移到正电压，处理器就满足了处理器的处理要求。偏移电路广泛应用于收集交流电并具有负DC电压的控制电路中。