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采用FDA方法如何有效的实现单端转差分

2020年07月13日 18:06 次阅读

在第一部分,我们讨论了单端/伪差分输入、高阻抗单端转差分和单电源。

提供衰减/增益和电平转换的单端转差分(+/-5/10 V输入)。

这是一款常用配置,可用来扩展输入范围,尤其是+/-10V工业IO。 放大器可采用电压较低的单电源,因为输入共模电压由R5/R6和R7/R8固定。 在此配置中,R7=R8且R3=R4。 R1/R2和R5/R6可根据输入范围和电平转换要求进行设置。 其典型比率如下表所示,但可灵活匹配各种输入范围。 

采用FDA方法如何有效的实现单端转差分

利与弊

采用FDA方法如何有效的实现单端转差分

采用FDA方法实现单端转差分

用这种方法实现的单端转差分具有最低的噪声,适合单电源类应用,可耐受阻性输入。 有关采用FDA的设计详情可参见应用笔记AN-1026:高速差分ADC驱动器设计考虑因素。 就噪声性能而言,似乎显然应该采用这种方法;然而,有些时候可能并不存在合适的FDA,而使用双放大器的定制电路可能更为合适。 

采用FDA方法如何有效的实现单端转差分

差分至差分驱动

如果输入信号是差分的,那么万一所选FDA受到限制,则使用双放大器可增加产品选择数量。 若输入同时也是全差分的,则相比任意双放大器选项,FDA可能具有更低的输出噪声和功耗;但是,在有源滤波器应用中,双放大器可能更为稳定,并因为更广泛的分类产品而获得更多的灵活性(FET输入、超精度、RRIO等)。

差动放大器

本配置提供带增益的高输入阻抗;然而,输入共模固定为Vref/2的ADC共模。从Vref/2开始的任意输入共模变化都会导致ADC输入共模的偏移,同时降低性能和信号摆幅。 示例参见CN0216。 该配置用来测量电桥(比如电子秤和称重传感器等)时非常有用。

采用FDA方法如何有效的实现单端转差分

提供电平转换的差分转差分

该配置采用两个放大器,将一个输入信号电平转换至Vref/2的ADC共模电压。在此配置中,R1=R3,R2=R4,并且可针对增益或衰减配置。 R5和R6之比用来将信号电平转换至所需范围。 任意输入共模变化都会导致ADC输入共模的偏移,同时降低性能和信号摆幅。

采用FDA方法如何有效的实现单端转差分

采用FDA实现差分转差分

针对特定应用,如果可以找到合适的FDA,则采用该配置可获得最佳噪声性能。 可方便地进行电平转换,但以阻性输入为代价。 反相配置允许单电源/轨到轨供电。 如需更多详情,可参考前文提及的应用笔记AN-1026:高速差分ADC驱动器设计考虑因素。 

采用FDA方法如何有效的实现单端转差分

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