全差分放大器的輸出共模電壓調(diào)節(jié)——HA1001E應(yīng)用指南3

全差分運(yùn)放相較于通用的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放，其最突出的特點(diǎn)為輸出為差分信號(hào)，且有Vocm端口用于控制輸出共模電壓。

圖1 全差分運(yùn)放與通用標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)放對(duì)比-[1]

典型的差分放大器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖所示，其內(nèi)部包含兩個(gè)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(nèi)部采樣差分輸出OUT+與OUT-與Vocm電壓進(jìn)行比較；Vocm引腳懸空時(shí)，通常由一個(gè)內(nèi)部分壓器將其設(shè)定為VCC/2（電源電壓的一半）。通過Vocm端口設(shè)置輸出共模電壓，使之與輸入共模電壓區(qū)分開來，有利于提升設(shè)計(jì)的靈活性。

圖2 典型的差分放大器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖[2]全差分運(yùn)放的工作電路簡(jiǎn)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(gòu)成兩個(gè)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(yùn)放作為ADC前置進(jìn)行單端轉(zhuǎn)差分為例，IN-接地，IN+接單端輸入VIN；輸入電阻與反饋電阻應(yīng)取適合值，若過大會(huì)增大整體電路的噪聲，若過小則會(huì)增加電路的功耗，進(jìn)行單端轉(zhuǎn)差分應(yīng)用時(shí)，建議使用600Ω，此時(shí)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(shí)現(xiàn)ADC的最佳性能；供電采用單電源5V供電，V+處應(yīng)并聯(lián)一組2.2uF與0.1uF的電容用于濾波，V-則接地。

圖3 全差分運(yùn)放的工作電路簡(jiǎn)圖若使用全差分運(yùn)放用于信號(hào)搬移，IN+接需要搬移的信號(hào)VIN，IN-接信號(hào)的搬移量，圖中為-1V；輸入電阻和反饋電阻仍推薦600Ω，G=1；應(yīng)用于信號(hào)搬移時(shí)，Vocm端口應(yīng)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(lián)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(hào)。

圖4 全差分運(yùn)放用于信號(hào)搬移乾鴻微自主設(shè)計(jì)，國(guó)內(nèi)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(qiáng)，諧波失真優(yōu)秀，Vocm端口輸出共模電壓可調(diào)，適合單端轉(zhuǎn)差分的高速應(yīng)用場(chǎng)合。