G = 1/2 的差分输出差动放大器系统

selina 在 周三, 11/29/2017 - 11:56 提交

selina的头像

Moshe Gerstenhaber 和 Michael O'Sullivan

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。

G = 1/2的差分输出差动放大器功能框图

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的总差分输出电压,正如希望的那样。

VOFFSET引脚可用来偏移输出从而提高ADC的动态范围。从VOFFSET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。

差分输出为输入信号的1/2

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。

差分输出差动放大器的频率响应

图3. 差分输出差动放大器的频率响应

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,所以差分输出压摆率是单个输出的两倍。

差分输出差动放大器的大信号性能

图4. 差分输出差动放大器的大信号性能

双通道差动放大器AD82791采用14引脚窄体SOIC封装。AD82782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,构成一个高精度系统。虽然AD8278 (200 μA)和AD8279(每个放大器200 μA)的功耗很低,但该系统具有1MHz的带宽和2.4V/μs的压摆率。AD8278和AD8279可以在2.5V单电源至±18V双电源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。

作者介绍

Moshe Gerstenhaber现为ADI公司研究员(Fellow)。他于1978年加入ADI,数年间先后担任过制造、产品工程及设计方面的多种高级职务。Moshe目前是集成放大器产品部门的设计经理。他在放大器设计领域做出了重大贡献,特别是极高精度专用放大器,如仪表放大器和差动放大器等。

Michael O'Sullivan

Michael O’Sullivan于2004年加入ADI公司。他目前是集成放大器产品部门的产品和测试工程经理,负责支持仪表放大器和差动放大器等极高精度专用放大器的产品特性测试和发布。加入ADI公司之前,Mike曾作为产品工程师在半导体领域工作超过14年。

点击这里,获取更多电机控制设计信息

主图: 

 G = 1/2 的差分输出差动放大器系统

用户喜欢...

从低输入电源产生高直流输出电压

在便携式和可穿戴式应用的驱动下,许多设计趋势正朝着3.6V或更低的电源电压方向发展。但是,许多便携式设备具有特定的功能,需要更高的电压,因此需要设计人员通过DC-DC升压转换器的优化...


GPIO的推挽输出和开漏输出

GPIO的功能,简单说就是可以根据自己的需要去配置为输入或输出。但是在配置GPIO管脚的时候,常会见到两种模式:开漏(open-drain,漏极开路)和推挽(push-pull)。 Push-Pull推挽输出 输出的器...


五个问题,闹明白低压差分信号隔离那些事

selina 在 周四, 12/14/2017 - 15:41 提交 对处于恶劣环境中的外部接口需要予以电流隔离,以增强安全性、功能性或是抗扰能力。这包括工业测量和控制所用数据采集模块当中的模拟前端,以及处理...


Diodes Incorporated 汽车级稳压器提供 5V、8V 或 12V 输出,容许 60V 电池瞬态

Diodes Incorporated 推出的ZXTR2105FQ、ZXTR2108FQ和ZXTR2112FQ稳压器晶体管符合高可靠性 AEC-Q101 标准,并通过生产零件核准程序 (PPAP)。这些稳压器可在 12V 或 24V 额定电池供应下提供 5V、8V 或 12V 的稳压...


非常见问题解答:单端输出放大器的低功耗、低成本差分输入

selina 在 周五, 12/01/2017 - 14:57 提交 问:如何在单端输出放大器中实现低功耗、低成本的差分输入? 答:简介 许多应用都需要使用低功耗、高性能 的差分放大器,将小差分信号转换成可读的接...


具超低静态电流的17V 输入、双路1A输出同步降压型稳压器

LTC3622双路1A同步单片式降压型稳压器可实现适用于电池供电型系统和便携式设备以及通用负载点调节的紧凑、高效率...


[原创] Silabs Si5332低功耗6-8-12路输出可编时钟发生方案

Silabs公司的Si5332是低功耗6/8/12路输出可编时钟发生器,采用灵活的频率合成技术,可产生具有极好抖动性能(230 fs rms)的任...


详解STM32的PWM输出及频率和脉宽(占空比)的计算——寄存器配置六步曲!

一、stm32的pwm输出引脚是使用的IO口的复用功能。 二、T2~T5这4个通用定时器均可输出4路PWM——CH1~CH4。 三、我们以tim3的CH1路pwm输出为例来进行图文讲解(其它类似),并在最后给出tim3的ch1和ch...


FPGA差分信号缓冲的转换(IBUFDS、IBUFGDS和OBUFDS)

IBUFDS、IBUFGDS和OBUFDS都是差分信号缓冲器,用于不同电平接口之间的缓冲和转换。 IBUFDS 是差分输入的时候用; OBUFDS 是差分输出的时候用; IBUFGDS 则是时钟信号专用的输入缓冲器。 下面详细说明...


PCB设计中对差分走线的几个误区

差分信号(Differential Signal)在高速电路设计中的应用越来越广泛,电路中最关键的信号往往都要采用差分结构设计,什么令它这么倍受青睐呢?在 PCB 设计中又如何能保证其良好的性能呢?...


pcb layout初学者如何理解差分信号

随着半导体技术和深压微米工艺的不断发展,IC的开关速度目前已经从几十M H z增加到几百M H z,甚至达到几GH z。在高速PCB设计中,工程师经常会碰到误触发、阻尼振荡、过冲、欠冲、串扰等信号...


ADXRS810 高性能、SPI数字输出角速率传感器

ADXRS810是一款角速率传感器(陀螺仪),主要用于汽车导航应用。它采用先进的差分四传感器设计,可抑制线性加速度的影响,能够在极其恶劣的冲击和振动环境中工作。 中文数据手册 Rev. 0...


发生在深夜的诡异电路现象

一个美国工程师在学生时代碰到了几个奇怪的电路现象(通常发生在深夜)。波特图显示的输入阻抗与频率无关,难...


应用笔记 调整 AD5362 的输出范围和跨度

本应用笔记说明如何利用 AD5362 的特性,在 DAC 通道 上设置不同的输出范围。虽然本应用笔记以 AD5362 为范 例,但所用方法对 AD5360、AD5361 和 AD5363 同样有 效。相关数据手册应与本应用笔记配合...


MM32 MCU互补PWM输出使能带死区、刹车功能

脉冲宽度调制(PWM),是英文“Pulse Width Modulation”的缩写,简称脉宽调制,是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。PWM最基本的调节就是频率和占空比,通过调...


低功耗、低成本的差分输入转单端输出放大器

selina 在 周三, 10/25/2017 - 09:57 提交 作者:Chau Tran和Jordyn Rombola 问: 如何实现低功耗、低成本的差分输入转单端输出放大器电路? 答: 许多应用都需要使用低功耗、高性能的差分放大器,将小...