G=12的差分输出差动放大器系统.PDFVIP

G = 1/2 的差分输出差动放 大器系统 作者：Moshe Gerstenhaber 和Michael OSullivan 采用小尺寸工艺设计的高性能 ADC 通常采用 1.8V 至 5V 单电源 或±5V 双电源供电。为了处理±10 V 或更大的实际信号，ADC 一般前置一个放大器以衰减该信号，防止 ADC 输入端出现饱和 或受损。这种放大器通常具有单端输出，但为了获得差分输入 ADC 的全部优势，包括更高动态范围、更佳共模抑制性能和更低 的噪声敏感度，具有差分输出会更有利。图 1 显示一个增益为 1/2 的差分输出放大器系统。 图2. 差分输出为输入信号的 1/2 图3 显示该电路增益与频率响应的关系，证明它很稳定，在 1MHz 带宽内的峰化小于 1dB。 图 1. G = 1/2 的差分输出差动放大器功能框图 差分放大器A1 的增益配置为 1/2。此放大器的输出送到放大器A2 的同相输入端和放大器A3 的反相输入端。放大器A2 和A3 也以增 益 1/2 工作，二者的输出 180 度反相，构成一路差分输出。差分 输出电压VOUT A2 –VOUT A3 等于VIN/4 –( –VIN/4) ，或者VIN/2 的 图3. 差分输出差动放大器的频率响应 总差分输出电压，正如希望的那样。 图4 表明，该电路对大方波输入的响应没有可观的过冲，建立时 VOFFSET引脚可用来偏移输出从而提高ADC的动态范围。从VOFFSET 间非常快。因为各放大器仅携带一半的信号，所以差分输出压摆 到输出端的差分增益为 –1。如果不需要偏移调整，应将此节点 率是单个输出的两倍。 接地。 VCM引脚设置差分输出的共模电压。这在驱动单电源ADC时特别 有用，可以将电路的共模输出设置到中间电源电压。从VCM到输 出端的增益为 1。如果不需要共模调整，应将此节点接地。 图2 显示该电路的性能。输入为 25kHz、20V 峰峰值正弦波。通 道 1 为同相输出，通道 2 为反相输出，通道 3 为输入。Math 通道 为两路输出之差。每路输出均为输入信号的 1/4，两路输出彼此 反相，因此其差值为输入信号的 1/2。 图4. 差分输出差动放大器的大信号性能 Analog Dialogue 44-04 Back Burner, April (2010) /analogdialogue 1 1 2 作者简介 双通道差动放大器AD8279 采用 14 引脚窄体SOIC封装。AD8278 采用 8 引脚MSOP封装。经过激光调整的精密电阻集成在放大器 Moshe Gerstenhaber[moshe.gerstenhaber@ 的同一芯片上，因此其失调、增益、共模误差和温度漂移非常小， ]是ADI公司的研究员（Fellow）。他 构成一个高精度系统。虽然AD8278 (200 µA)和AD8279 （每个放 于 1978 年加入ADI ，数年间先后担任过制造、 大器 200 µA ）的功耗很低，但该系统具有 1MHz的带宽和2.4V/µs 产品工程及设计方面的多种高级职务。Moshe 的压摆率。AD8278 和AD8279 可以在 2.5V单电源至±18V双电源 目前是集成放大器产品部门的设计经理。他在 的极宽电源电压范围内工作。输入摆幅可以大大超出电源轨，因 放大器设计领域做出了重大贡献，特别是极高 而该系统可以在有大共模电压和噪声的情况下测量大信号（±20 V或以上），堪称高性能、低压ADC的理想前端。