
全差分運放相較于通用的標準運放,其最突出的特點為輸出為差分信號,且有Vocm端口用于控制輸出共模電壓。


圖1 全差分運放與通用標準運放對比-[1]
典型的差分放大器結構簡圖如圖所示,其內部包含兩個放大器,主差分放大器和Vocm共模輸出放大器。Vocm共模輸出放大器在內部采樣差分輸出OUT+與OUT-與Vocm電壓進行比較;Vocm引腳懸空時,通常由一個內部分壓器將其設定為VCC/2(電源電壓的一半)。通過Vocm端口設置輸出共模電壓,使之與輸入共模電壓區分開來,有利于提升設計的靈活性。

圖2 典型的差分放大器結構簡圖[2]全差分運放的工作電路簡圖如圖所示,差分輸入端各置一電阻RI作為差分輸入電阻,差分輸出端置一電阻RF作為反饋電阻構成兩個反饋回路,電阻RF與RI的比值即為該全差分放大電路的增益。以使用全差分運放作為ADC前置進行單端轉差分為例,IN-接地,IN+接單端輸入VIN;輸入電阻與反饋電阻應取適合值,若過大會增大整體電路的噪聲,若過小則會增加電路的功耗,進行單端轉差分應用時,建議使用600Ω,此時增益G=1;全差分放大器Vocm端口取決于ADC的Vocm端口的電壓值,輸出相匹配的共模電壓以保證實現ADC的最佳性能;供電采用單電源5V供電,V+處應并聯一組2.2uF與0.1uF的電容用于濾波,V-則接地。

圖3 全差分運放的工作電路簡圖若使用全差分運放用于信號搬移,IN+接需要搬移的信號VIN,IN-接信號的搬移量,圖中為-1V;輸入電阻和反饋電阻仍推薦600Ω,G=1;應用于信號搬移時,Vocm端口應懸空;供電采用雙電源供電,V+與V-分別為±2.5V,V+與V-均并聯一組2.2uF與0.1uF的電容用于濾波,輸出將得到VIN整體上移1V的差分信號。

圖4 全差分運放用于信號搬移乾鴻微自主設計,國內代工廠工藝流片的高速差分放大器HA1001E共模噪聲抑制能力強,諧波失真優秀,Vocm端口輸出共模電壓可調,適合單端轉差分的高速應用場合。
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