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構建用于電壓輸出和電流輸出DAC的單端差分轉換器

鉅大LARGE  |  點擊量:1615次  |  2019年11月14日  

很多應用都需要差分信號,以獲得較高的信噪比,提高對共模噪聲的抑制能力,并獲得較低的二次諧波失真,例如驅動調制解調器ADC、通過雙絞線電纜傳輸信號,以及高保真音頻信號的調整等。這就要求有一種可以將單端信號轉換為差分信號的電路,即單端-差分轉換器。


對很多應用而言,AD8476內置的小功率全差分精密放大器就足夠完成單端-差分的轉換功能。但對于需要更高性能的應用,可以將一只Op1177精密運放與AD8476相級聯,如圖所示。這種單端-差分轉換器有高的輸入阻抗、(最大)2nA輸入偏移電流及相對輸入端的(最大)60μV偏移電壓和(最大)0.7μV/℃電壓偏移。


圖1:調節RF與RG的比值,就可以設定這個單端-差分轉換器。


圖1中電路是一種雙放大器反饋結構,其中運放決定了電路的精度以及噪聲性能,而差分放大器則扮演了單端-差分轉換功能。這個反饋結構抑制了AD8476的誤差,包括噪聲、失真、偏移、漂移,它用運放的大開環增益替代了AD8476內部的運放反饋回路。本質上,這個結構是采用運放針對輸入端的開環增益,衰減了AD8476的誤差。


圖中的外接電阻RF和RG設定單端-差分放大器的增益,即


與任何反饋連接相同,必須非常注意確保系統的穩定。Op1177與AD8476的級聯構成了一個組合式差分輸出運放,其開環增益是Op1177開環增益與AD8476閉環增益的乘積。因此,AD8476的閉環帶寬為Op1177的開環增益加了一極。為確保穩定性,AD8476的帶寬應高于Op1177的單位增益頻率。當電路的閉環增益大于2時,這個要求可以放松,因為電阻反饋


帶寬方程1/2系數的原因是:電路的輸出是按單端反饋,而不是差分式。因此,電路的反饋系數與帶寬都要減半。


如果這個減少的帶寬小于差分放大器的閉環帶寬,則電路就會穩定。這種帶寬限制技巧也可以將RG開路,從而獲得2的增益。


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