全差分运算放大器ADA4940的分析

Posted 2021-08-30 qlexcel

  AD转换芯片的模拟信号输入端方式为：全差分、伪差分、单端输入，其中全差分输入的效果最佳，现阶段ADC转换器为了提高其性能，建议用户使用全差分的输入方式。(AD7982、ADS8317等都能实现信号的全差分输入，图1所示为AD7982的应用电路，可见其输入端采用了全差分的输入方式)，但普通传感器的输出信号多为单端信号，此时全差分放大器起到了关键的作用。

放大倍数、输出电压计算

  全差分放大器(Fully-Differential)是一种应用在将单端信号转换为差分信号，或者将差分信号转换为差分信号的芯片。现以ADI公司的ADA4940-1为例，分析全差分放大器用作单端转差分信号时的工作原理以及外部电阻参数的计算。

  按照其DATASHEET中描述可知，VOCM表示为输出信号的共模电压，其大小由外部输入决定，与输入信号的共模电压无关。电路中存在两个闭环，上下对称，为了使得闭环的性能一致，两个闭环的参数应该一致。
  输出的差模电压为：

  输入的差模电压为：

  因为ADA4940只放大差模电压，因此关系式为：

  输出电压的共模电压由VOCM引脚指定，因此两个输出端电压为：

输入电阻计算

如果要满足输入阻抗为50欧姆，则需要加一个RT电阻，RT与1.33K并联后电阻等于50 Ω，即：RT||1.33 kΩ = 50 Ω，所以RT=52.3 Ω。

把信号源内的50 Ω和RT合并在一起，RS||RT = 25.5 Ω，同时运放反相输入端加上相同的平衡电阻，电路变成了：