G = 1/2的差分輸出差動放大器系統(tǒng)
發(fā)布時間:2020-02-05 來源:Moshe Gerstenhaber 和 Michael O''''''''Sullivan 責(zé)任編輯:wenwei
【導(dǎo)讀】采用小尺寸工藝設(shè)計的高性能ADC通常采用1.8V至5V單電源或±5V雙電源供電。為了處理±10 V或更大的實(shí)際信號,ADC一般前置一個放大器以衰減該信號,防止ADC輸入端出現(xiàn)飽和或受損。這種放大器通常具有單端輸出,但為了獲得差分輸入ADC的全部優(yōu)勢,包括更高動態(tài)范圍、更佳共模抑制性能和更低的噪聲敏感度,具有差分輸出會更有利。圖1顯示一個增益為1/2的差分輸出放大器系統(tǒng)。
圖1. G = 1/2的差分輸出差動放大器功能框圖
差分放大器A1的增益配置為1/2。 此放大器的輸出送到放大器A2的同相輸入端和放大器A3的反相輸入端。放大器A2和A3也以增益1/2工作,二者的輸出180度反相,構(gòu)成一路差分輸出。差分輸出電壓VOUT A2 – VOUT A3等于 VIN/4 – (–VIN/4), 或者 VIN/2的總差分輸出電壓,正如希望的那樣。
VOFFSET引腳可用來偏移輸出從而提高ADC的動態(tài)范圍。從VOFFSET到輸出端的差分增益為–1。如果不需要偏移調(diào)整,應(yīng)將此節(jié)點(diǎn)接地。
VCM引腳設(shè)置差分輸出的共模電壓。這在驅(qū)動單電源ADC時特別有用,可以將電路的共模輸出設(shè)置到中間電源電壓。從 VCM到輸出端的增益為1。如果不需要共模調(diào)整,應(yīng)將此節(jié)點(diǎn)接地。
圖2顯示該電路的性能。輸入為25kHz、20V峰峰值正弦波。通道1為同相輸出,通道2為反相輸出,通道3為輸入。Math通道為兩路輸出之差。每路輸出均為輸入信號的1/4,兩路輸出彼此反相,因此其差值為輸入信號的1/2。
圖2. 差分輸出為輸入信號的1/2
圖3顯示該電路增益與頻率響應(yīng)的關(guān)系,證明它很穩(wěn)定,在1MHz帶寬內(nèi)的峰化小于1dB。
圖3. 差分輸出差動放大器的頻率響應(yīng)
圖4表明,該電路對大方波輸入的響應(yīng)沒有可觀的過沖,建立時間非???。因?yàn)楦鞣糯笃鲀H攜帶一半的信號,所以差分輸出壓擺率是單個輸出的兩倍。
圖4. 差分輸出差動放大器的大信號性能
雙通道差動放大器AD82791采用14引腳窄體SOIC封裝。AD82782采用8引腳MSOP封裝。經(jīng)過激光調(diào)整的精密電阻集成在放大器的同一芯片上,因此其失調(diào)、增益、共模誤差和溫度漂移非常小,構(gòu)成一個高精度系統(tǒng)。雖然AD8278 (200 μA)和AD8279(每個放大器200 μA)的功耗很低,但該系統(tǒng)具有1MHz的帶寬和2.4V/μs的壓擺率。AD8278和AD8279可以在2.5V單電源至±18V雙電源的極寬電源電壓范圍內(nèi)工作。輸入擺幅可以大大超出電源軌,因而該系統(tǒng)可以在有大共模電壓和噪聲的情況下測量大信號(±20 V或以上),堪稱高性能、低壓ADC的理想前端。
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