ADC驅動器或差分放大器設計指南
作為應用工程師,我們經常遇到各種有關差分輸入型高速模數轉換器(ADC)的驅動問題。事實上,選擇正確的ADC驅動器和配置極具挑戰性。為了使魯棒性ADC電路設計多少容易些,我們匯編了一套通用“路障”及解決方案。本文假設實際驅動ADC的電路——也被稱為ADC驅動器或差分放大器——能夠處理高速信號。
本文引用地址:http://www.j9360.com/article/156981.htm引言
大多數現代高性能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,這種方法能將動態范圍提高2倍,進而改善系統總體性能。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驅動器專門設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,包括幅度調整、單端到差分轉換、緩沖、共模偏置調整和濾波等。自從推出AD8138,1以后,差分ADC驅動器已經成為數據采集系統中不可或缺的信號調理元件。
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驅動器。這個圖與傳統運放的反饋電路有兩點區別:差分ADC驅動器有一個額外的輸出端(VON)和一個額外的輸入端(VOCM)。當驅動器與差分輸入型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驅動器產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定范圍內,輸出共模電壓必定等于VOCM輸入端的電壓。負反饋和高開環增益致使放大器輸入端的電壓VA+和VA-實質上相等。
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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