ADC驱动器或差分放大器设计指南

作为应用工程师，我们经常遇到各种有关差分输入型高速模数转换器(ADC)的驱动问题。事实上，选择正确的ADC驱动器和配置极具挑战性。为了使鲁棒性ADC电路设计多少容易些，我们汇编了一套通用“路障”及解决方案。本文假设实际驱动ADC的电路——也被称为ADC驱动器或差分放大器——能够处理高速信号。

引言
大多数现代高性能ADC使用差分输入抑制共模噪声和干扰。由于采用了平衡的信号处理方式，这种方法能将动态范围提高2倍，进而改善系统总体性能。虽然差分输入型ADC也能接受单端输入信号，但只有在输入差分信号时才能获得最佳ADC性能。ADC驱动器专门设计用于提供这种差分信号的电路——可以完成许多重要的功能，包括幅度调整、单端到差分转换、缓冲、共模偏置调整和滤波等。自从推出AD8138,1以后，差分ADC驱动器已经成为数据采集系统中不可或缺的信号调理元件。

 

图1：差分放大器。

图1是一种基本的完全差分电压反馈型ADC驱动器。这个图与传统运放的反馈电路有两点区别：差分ADC驱动器有一个额外的输出端(VON)和一个额外的输入端(VOCM)。当驱动器与差分输入型ADC连接时，这些输入输出端可以提供很大的灵活性。

与单端输出相反，差分ADC驱动器产生平衡的差分输出信号——相对于VOCM——在VOP与VON之间。这里的P指的是正，N指的是负。VOCM输入信号控制输出共模电压。只要输入与输出信号处于规定范围内，输出共模电压必定等于VOCM输入端的电压。负反馈和高开环增益致使放大器输入端的电压VA+和VA-实质上相等。

为了便于后面的讨论，需要明确一些定义。如果输入信号是平衡信号，那么VIP和VIN相对于某个公共参考电压的幅度应该是相等的，相位则相反。当输入信号是单端信号时，一个输入端是固定电压，另一个输入端的电压相对这个输入端变化。无论是哪种情况，输入信号都被定义为VIP–VIN。

差模输入电压VIN, dm和共模输入电压VIN, cm的定义见公式1和公式2。

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