驅動單極性精密ADC的單通道雙放大器配置（第二部分）

作者：Alan Walsh、David Whitney ADI公司

編者寄語： 在第一部分，我們討論了單端/偽差分輸入、高阻抗單端轉差分和單電源。

提供衰減/增益和電平轉換的單端轉差分（+/-5/10 V輸入）。

這是一款常用配置，可用來擴展輸入范圍，尤其是+/-10V工業IO。 放大器可采用電壓較低的單電源，因為輸入共模電壓由R5/R6和R7/R8固定。 在此配置中，R7=R8且R3=R4。 R1/R2和R5/R6可根據輸入范圍和電平轉換要求進行設置。 其典型比率如下表所示，但可靈活匹配各種輸入范圍。 使用AD7984的示例可參見CN0033。



利與弊



采用FDA方法實現單端轉差分

用這種方法實現的單端轉差分具有最低的噪聲，適合單電源類應用，可耐受阻性輸入。 有關采用FDA的設計詳情可參見應用筆記AN-1026：高速差分ADC驅動器設計考慮因素。 就噪聲性能而言，似乎顯然應該采用這種方法；然而，有些時候可能并不存在合適的FDA，而使用雙放大器的定制電路可能更為合適。 就單個放大器而言，可選產品種類要多得多。 示例可參見CN0040/CN0105。



差分至差分驅動

如果輸入信號是差分的，那么萬一所選FDA受到限制，則使用雙放大器可增加產品選擇數量。 若輸入同時也是全差分的，則相比任意雙放大器選項，FDA可能具有更低的輸出噪聲和功耗；但是，在有源濾波器應用中，雙放大器可能更為穩定，并因為更廣泛的分類產品而獲得更多的靈活性（FET輸入、超精度、RRIO等）。

差動放大器

本配置提供帶增益的高輸入阻抗；然而，輸入共模固定為Vref/2的ADC共模。從Vref/2開始的任意輸入共模變化都會導致ADC輸入共模的偏移，同時降低性能和信號擺幅。 示例參見CN0216。 該配置用來測量電橋（比如電子秤和稱重傳感器等）時非常有用。



提供電平轉換的差分轉差分

該配置采用兩個放大器，將一個輸入信號電平轉換至Vref/2的ADC共模電壓。在此配置中，R1=R3，R2=R4，并且可針對增益或衰減配置。 R5和R6之比用來將信號電平轉換至所需范圍。 任意輸入共模變化都會導致ADC輸入共模的偏移，同時降低性能和信號擺幅。



采用FDA實現差分轉差分

針對特定應用，如果可以找到合適的FDA，則采用該配置可獲得最佳噪聲性能。 可方便地進行電平轉換，但以阻性輸入為代價。 反相配置允許單電源/軌到軌供電。 如需更多詳情，可參考前文提及的應用筆記AN-1026：高速差分ADC驅動器設計考慮因素。 示例參見CN0237。