1.3. - Amplificatore differenziale

Si definisce amplificatore differenziale un amplificatore con due ingressi e una uscita avente guadagni, riferiti a ciascun ingresso, uguali in modulo e di fase opposta.

In figura è rappresentato un tipico amplificatore differenziale con due ingressi e una uscita.

Supponendo la rete lineare, si può scrivere

dove è il guadagno riferito all'ingresso 1 con l'ingresso 2 cortocircuitato;

dove è il guadagno riferito all'ingresso 2 con l'ingresso 1 cortocircuitato;

Il segno meno indica uno sfasamento di 180°.

Supponendo A₁ = A₂ , si ha:

La tensione di uscita diventa così proporzionale alla differenza dei due segnali di ingresso.

Si definisce guadagno dell'amplificatore differenziale il rapporto tra il segnale di uscita e la differenza tra i due segnali in ingresso:

Nell'ipotesi precedente risulta A_d = A₁ = A₂.

In realtà, però, i due segnali V₁ e V₂ non vengono amplificati allo stesso modo risultando in genere A₁ ¹ A₂; cioè anche se i due segnali all'ingresso sono uguali l'uscita è diversa da zero. Ciò può essere evidenziato pensando i due segnali all'ingresso come somma di due segnali.

Per il principio di sovrapposizione degli effetti, pensando applicato agli ingressi un generatore per volta, si ha:

dove

Sostituendo, si ottiene:

Indicando con il guadagno della differenza dei due segnali

(guadagno differenziale);

e con il guadagno della semisomma dei due segnali

(guadagno di modo comune);

si ha:

Quindi, se A₁ ¹ A₂, viene amplificata non solo la differenza tra i due segnali di ingresso, ma anche la loro semisomma.

Poiché un amplificatore differenziale è tanto migliore quanto più A₁ è prossimo ad A₂, ovvero quanto più A_d è maggiore di A_c, conviene esprimere la qualità di questo amplificatore col rapporto:

chiamato rapporto di reiezione di modo comune. Esso da una misura dell'attitudine del differenziale a dare uscita nulla con segnali uguali all'ingresso.

Il termine rapporto di reiezione di modo comune deriva dal fatto che il CMRR è il parametro che caratterizza l'attitudine dell'amplificatore differenziale alla reiezione di un disturbo comune ai due ingressi.