ADC驅(qū)動器或差分放大器設(shè)計指南
作為應(yīng)用工程師,我們經(jīng)常遇到各種有關(guān)差分輸入型高速模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)的驅(qū)動問題。事實上,選擇正確的ADC驅(qū)動器和配置極具挑戰(zhàn)性。為了使魯棒性ADC電路設(shè)計多少容易些,我們匯編了一套通用“路障”及解決方案。本文假設(shè)實際驅(qū)動ADC的電路——也被稱為ADC驅(qū)動器或差分放大器——能夠處理高速信號。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/156981.htm引言
大多數(shù)現(xiàn)代高性能ADC使用差分輸入抑制共模噪聲和干擾。由于采用了平衡的信號處理方式,這種方法能將動態(tài)范圍提高2倍,進而改善系統(tǒng)總體性能。雖然差分輸入型ADC也能接受單端輸入信號,但只有在輸入差分信號時才能獲得最佳ADC性能。ADC驅(qū)動器專門設(shè)計用于提供這種差分信號的電路——可以完成許多重要的功能,包括幅度調(diào)整、單端到差分轉(zhuǎn)換、緩沖、共模偏置調(diào)整和濾波等。自從推出AD8138,1以后,差分ADC驅(qū)動器已經(jīng)成為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中不可或缺的信號調(diào)理元件。
圖1:差分放大器。
圖1是一種基本的完全差分電壓反饋型ADC驅(qū)動器。這個圖與傳統(tǒng)運放的反饋電路有兩點區(qū)別:差分ADC驅(qū)動器有一個額外的輸出端(VON)和一個額外的輸入端(VOCM)。當驅(qū)動器與差分輸入型ADC連接時,這些輸入輸出端可以提供很大的靈活性。
與單端輸出相反,差分ADC驅(qū)動器產(chǎn)生平衡的差分輸出信號——相對于VOCM——在VOP與VON之間。這里的P指的是正,N指的是負。VOCM輸入信號控制輸出共模電壓。只要輸入與輸出信號處于規(guī)定范圍內(nèi),輸出共模電壓必定等于VOCM輸入端的電壓。負反饋和高開環(huán)增益致使放大器輸入端的電壓VA+和VA-實質(zhì)上相等。
為了便于后面的討論,需要明確一些定義。如果輸入信號是平衡信號,那么VIP和VIN相對于某個公共參考電壓的幅度應(yīng)該是相等的,相位則相反。當輸入信號是單端信號時,一個輸入端是固定電壓,另一個輸入端的電壓相對這個輸入端變化。無論是哪種情況,輸入信號都被定義為VIP–VIN。
差模輸入電壓VIN, dm和共模輸入電壓VIN, cm的定義見公式1和公式2。
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雖然這個共模電壓的定義應(yīng)用于平衡輸入時很直觀,但對單端輸入同樣有效。輸出也有差模和共模兩種,其定義見公式3和公式4。
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