G=1/2的差分輸出差動放大器系統(tǒng)

采用小尺寸工藝設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)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(shí)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(shí)間非常快。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(gè)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AD8279 采用14引腳窄體SOIC封裝。AD8278 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(gè)高精度系統(tǒng)。雖然AD8278 (200 µA)和AD8279（每個(gè)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。