全差分放大器的输出共模电压调节——HA1001E应用指南3

 

全差分运放相较于通用的标准运放，其最突出的特点为输出为差分信号，且有Vocm端口用于控制输出共模电压。

 

 图1 全差分运放与通用标准运放对比­[1]

典型的差分放大器结构简图如图所示，其内部包含两个放大器，主差分放大器和Vocm共模输出放大器。Vocm共模输出放大器在内部采样差分输出OUT+与OUT-与Vocm电压进行比较；Vocm引脚悬空时，通常由一个内部分压器将其设定为VCC/2（电源电压的一半）。通过Vocm端口设置输出共模电压，使之与输入共模电压区分开来，有利于提升设计的灵活性。
 

图2 典型的差分放大器结构简图[2]全差分运放的工作电路简图如图所示，差分输入端各置一电阻RI作为差分输入电阻，差分输出端置一电阻RF作为反馈电阻构成两个反馈回路，电阻RF与RI的比值即为该全差分放大电路的增益。以使用全差分运放作为ADC前置进行单端转差分为例，IN-接地，IN+接单端输入VIN；输入电阻与反馈电阻应取适合值，若过大会增大整体电路的噪声，若过小则会增加电路的功耗，进行单端转差分应用时，建议使用600Ω，此时增益G=1；全差分放大器Vocm端口取决于ADC的Vocm端口的电压值，输出相匹配的共模电压以保证实现ADC的最佳性能；供电采用单电源5V供电，V+处应并联一组2.2uF与0.1uF的电容用于滤波，V-则接地。
 

图3 全差分运放的工作电路简图若使用全差分运放用于信号搬移，IN+接需要搬移的信号VIN，IN-接信号的搬移量，图中为-1V；输入电阻和反馈电阻仍推荐600Ω，G=1；应用于信号搬移时，Vocm端口应悬空；供电采用双电源供电，V+与V-分别为±2.5V，V+与V-均并联一组2.2uF与0.1uF的电容用于滤波，输出将得到VIN整体上移1V的差分信号。
 

图4 全差分运放用于信号搬移乾鸿微自主设计，国内代工厂工艺流片的高速差分放大器HA1001E共模噪声抑制能力强，谐波失真优秀，Vocm端口输出共模电压可调，适合单端转差分的高速应用场合。