使用負(fù)輸入電壓的單電源全差動(dòng)放大器驅(qū)動(dòng)ADC

　　引言

　　單 +5V 電源的全差動(dòng)放大器(FDA)，可以輕松用于將在接地電壓附近上下擺動(dòng)的單端信號(hào)轉(zhuǎn)換為經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換的差動(dòng)信號(hào)，目的是滿足差動(dòng)輸入ADC的輸入共模要求。要完成這項(xiàng)工作，并沒(méi)有什么真正的技巧，但一般而言最好是使用一種輸入共模電壓范圍(VICR)包括了接地電壓的器件，例如：THS4521。我們通過(guò)對(duì)一個(gè)建議電路進(jìn)行分析，來(lái)表明一個(gè)單+5V電源的FDA如何能夠用于實(shí)現(xiàn)這種設(shè)計(jì)。

　　我們將一些FDA同兩個(gè)以差動(dòng)結(jié)構(gòu)配置且通過(guò)一個(gè)共模輸出環(huán)路連接的標(biāo)準(zhǔn)反相單端輸出運(yùn)算放大器(op amps)進(jìn)行了對(duì)比。盡管理論上是有效的，但存在一些重要的差異。就我們的討論而言，需要記住的一個(gè)重要差異是當(dāng)使用一個(gè)反相配置的標(biāo)準(zhǔn)單端輸出運(yùn)算放大器時(shí)，輸入共模受到控制;但當(dāng)使用一個(gè)FDA時(shí)，輸出共模受到控制。

　　當(dāng)使用一個(gè)反相配置的標(biāo)準(zhǔn)單端輸出運(yùn)算放大器時(shí)，正輸入并非通過(guò)電源驅(qū)動(dòng)，且一般連接接地電壓或者其它基準(zhǔn)電壓。運(yùn)算放大器輸入引腳的輸入共模電壓，保持在負(fù)反饋施加給正輸入的電壓水平，其中運(yùn)算放大器將其輸入引腳的誤差電壓驅(qū)動(dòng)至0V。這種情況通常被稱為虛擬短路，其為運(yùn)算放大器理論中一種重要的概念。

　　當(dāng)使用一個(gè)FDA將單端輸入轉(zhuǎn)換為差動(dòng)輸出時(shí)，非電源驅(qū)動(dòng)的交流輸入通過(guò)反饋網(wǎng)絡(luò)由輸出來(lái)驅(qū)動(dòng)。虛擬短路概念仍然有效，但輸入不再連接至基準(zhǔn)電壓，并隨信號(hào)來(lái)回移動(dòng)。輸出共模電壓受到輸入到V_OCM引腳的控制。

　　推薦電路

　　單端雙極輸入信號(hào)的推薦電路如圖1所示。V_S+是放大器的電源;負(fù)電源輸入接地。V_IN為輸入信號(hào)源，其表現(xiàn)為一個(gè)在接地電位(±0V)附近擺動(dòng)的接地參考信號(hào)，從而形成一個(gè)雙極信號(hào)。R_G和R_F為放大器的主增益設(shè)置電阻。V_OUT+和V_OUT-為ADC的差動(dòng)輸出信號(hào)。它們的相位差為180°，并且電平轉(zhuǎn)換為V_OCM。