差分驅(qū)動器分析

MT-076指南差分驅(qū)動器分析情形1：差分輸入、無端接信號源圖1顯示一個差分驅(qū)動器由一個平衡的無端接信號源驅(qū)動。這種情況通常是針對低阻抗信號源，信號源與驅(qū)動器之間的連接距離非常短。F1+SIG/2VICM–+SIG/2–S/2S/2G1OCMG2+––+F2OUT–OUTOUT+G1=G2

F1=F2圖1：差分輸入、無端接信號源設(shè)計輸入為源阻抗RS、增益設(shè)置電阻RG1和所需的增益G。注意：增益相對于信號電壓源VSIG進(jìn)行測量。相對于信號源VSIG，增益設(shè)置電阻的總值等于RG1+RS/2。此外，RG2=RG1。這樣，所需的反饋電阻值(RF1=RF2)就可以通過下式計算：公式Rev.0,10/08,WKPage1of9MT-076情形2：差分輸入、端接信號源許多情況下，差分驅(qū)動源需要驅(qū)動雙絞線，此時必須將雙絞線端接為其特征阻抗，以便保持高帶寬并使反射最小，如圖2所示。F1+SIG/2ICM–+VSIG/2–S/2RS/2D+RTD–G1OCMG2+––+F2OUT–VOUTOUT+IN=G1+G2=G1

G1=G2F1=RF2?圖2：差分輸入、端接信號源設(shè)計輸入為源阻抗RS、增益設(shè)置電阻RG1和所需的增益G。注意：對于端接情形，增益是相

對于端接電阻的差分電壓(VIN=VD+–VD–)進(jìn)行測量。=RS，或者公式這樣，所需的反饋電阻值(RF1=RF2)就可以通過下式計算：RF1=F2=?RG1公式Page2of9MT-076情形3：單端輸入、無端接信號源許多應(yīng)用中，差分放大器會提供一種有效的途徑將單端信號轉(zhuǎn)換成差分信號。圖3顯示的是無端接單端驅(qū)動器的情形。F1RSRG1+–OUT–VSIGOCMOUTRG2–+VOUT+

RF2圖3：單端輸入、無端接信號源設(shè)計輸入為源阻抗RS、增益設(shè)置電阻RG1和所需的增益G。注意：增益相對于信號電壓源VSIG進(jìn)行測量。為了防止VOCM在差分輸出端產(chǎn)生不良的失調(diào)電壓，差分放大器的兩個輸入端看到的凈阻抗必須相等。因此，公式4這樣，反饋電阻值就可以通過下式計算：公式5Page3of9MT-076情形4：單端輸入、端接信號源圖4顯示一個極常見的應(yīng)用，其中單端信號源驅(qū)動一條同軸電纜；為使反射最小并且保持高帶寬，必須適當(dāng)端接同軸電纜。設(shè)計輸入為源阻抗RS、增益設(shè)置電阻RG1和所需的增益G。注意：增益相對于端接電阻的電壓VIN進(jìn)行測量。RSVINRG1+VOUT––VOCMVSIGV

RTRG2OUT–+VOUT+

RF2圖4：單端輸入、端接信號源已知所需的增益G、增益設(shè)置電阻RG1和信號源電阻RS，計算反饋電阻RF1A的初始值。此電阻的最終值將會略有提高，原因是需要提高RG2以匹配輸入阻抗，這將通過后面的公式計算。計算過程如下：公式6公式7Page4of9公式8公式9公式10輸入電壓VIN與信號源電壓VSIG具有如下關(guān)系：公式11公式12為了計算反饋電阻的最終值，使用圖5所示的戴維寧等效電路。圖5：戴維寧等效輸入電路輸出電壓可以表示為源電壓的函數(shù)：公式13將求解VSIG的公式12代入公式13：公式14公式15正確端接時，RS=RT||RIN，因此公式15可以簡化為：公式16通過公式16求解RF2=RF1：公式17共模輸入和輸出考慮使用差分放大器時必須小心，確保不要超過輸入和輸出共模電壓范圍，單電源應(yīng)用中尤其需要注意。4Vp-p。

如果電源電壓至少為+5V，那么有許多差分放大器可以處理該輸出擺幅。MT-0763.5V2.5V?1.5V2V?+–VOUT–0VV.2VOCM?–-2V+VOUT+?3.5V1.75V1.25V0.75V2.5V1.5VInputCMVoltageisaScaledReplicaoftheInputSignalInputCMVoltagePartiallyBootstrapsRg,RaisingEffectiveInputResistanceSingle-SupplyApplicationcanAcceptBipolarInputMustEnsureThatInputCommon-ModeVoltageStaysWithinSpecifiedLimits圖6：采用雙極性輸入信號時單端差分轉(zhuǎn)換器的輸入/輸出共模要求圖6同時顯示了放大器(+)和(–)引腳的對應(yīng)輸入信號擺幅。注意，它是輸入信號的縮放形

+0.75V至+1.75V差分放大器滿足這一要求。圖7所示為差分放大器轉(zhuǎn)換單端單極性信號的應(yīng)用。+2V。輸入信號擺幅為0V至+4V選的差分放大器必須支持上述要求。Page7of9MT-0762.5V2V1.5V?3V2V1V

4V?+VVOCM?0V–?3VV2V+1V–+圖7：采用單極性輸入信號時單端差分轉(zhuǎn)換器的輸入/輸出共模要求交流耦合驅(qū)動器應(yīng)用差分驅(qū)動器的交流耦合應(yīng)用相當(dāng)簡單。圖8顯示了一個典型的單端轉(zhuǎn)差分交流耦合驅(qū)動器。注意：為了實現(xiàn)最佳失真性能，各輸入端的阻抗必須平衡。輸入電路的低頻截止頻率等于：公式18所選的CC值應(yīng)使得此頻率至少比最小目標(biāo)信號頻率低10倍。Page8of9MT-076RF1CCRSVINRG1+VOUT––VOCMVSIGVRTRG1OUT–+VOUT+RF2

RTSRTS=RS||RT

CC圖8：典型交流耦合驅(qū)動器應(yīng)用參考文獻(xiàn)1.HankZumbahlen,BasicLinearDesign,AnalogDevices,2006,ISBN:0-915550-28-1.Alsoavailableas

LinearCircuitDesignHandbook,Elsevier-Newnes,2008,ISBN-10:0750687037,ISBN-13:978-

0750687034.Chapter2.2.WalterG.Jung,OpAmpApplications,AnalogDevices,2002,ISBN0-916550-26-5,AlsoavailableasOp

AmpApplicationsHandbook,Elsevier/Newnes,2005,ISBN0-7506-7844-5.Chapter3.3.WaltKester,Analog-DigitalConversion,AnalogDevices,2004,ISBN0-916550-27-3,Chapter6.Also

availableasTheDataConversionHandbook,Elsevier/Newnes,2005,0-7506-7841-0,Chapter6.4.WaltKester,HighSpeedSystemApplications,AnalogDevices,2006,ISBN-10:1-56619-909-3,ISBN-13:978-1-56619-909-4,Chapter2.5.ADIsimDiffAmp,anAnalogDevices'on-lineinteractivedesigntoolfordifferentialamplifiers.Copyright2009,AnalogDevices,Inc.Allrightsreserved.AnalogDevicesassumesnoresponsibilityforcustomer

productdesignortheuseorapplicationofcustomers’productsorforanyinfringementsofpatentsorrightsofothers

whichmayresultfromAnalogDevicesassistance.Alltrademarksandlogosarepropertyoftheirrespectiveholders.

InformationfurnishedbyAnalogDevicesapplicationsanddevelopmenttoolsengineersisbelievedto