【電路精選】單端至差分驅(qū)動器電路分析

　　模數(shù)轉(zhuǎn)換器即A/D轉(zhuǎn)換器，或簡稱ADC，通常是指一個將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號的電子元件。通常的模數(shù)轉(zhuǎn)換器是將一個輸入電壓信號轉(zhuǎn)換為一個輸出的數(shù)字信號。本文主要給大家介紹單端至差分驅(qū)動器電路分析。

　　由于數(shù)字信號本身不具有實際意義，僅僅表示一個相對大小。故任何一個模數(shù)轉(zhuǎn)換器都需要一個參考模擬量作為轉(zhuǎn)換的標準，比較常見的參考標準為最大的可轉(zhuǎn)換信號大小。而輸出的數(shù)字量則表示輸入信號相對于參考信號的大小。

　　LTC2387-18轉(zhuǎn)換器電路圖

　　LTC2387-18 是一款具有差分輸入的 15Msps、高度線性、低噪聲 SAR 轉(zhuǎn)換器。該 ADC 兼具卓越的線性和寬動態(tài)范圍，因而成為了高速成像和儀表應(yīng)用的理想選擇。無延遲操作提供了一種面向高速控制環(huán)路應(yīng)用的獨特解決方案。高輸入頻率下的非常低失真可實現(xiàn)需要寬動態(tài)范圍和大信號帶寬的通信應(yīng)用。

　　在大多數(shù)場合中，通過采用一個差分輸入、差分輸出放大器驅(qū)動 ADC 輸入來優(yōu)化性能。在僅可提供一個單端信號的場合中，需要采用高性能運放以把一個單端信號轉(zhuǎn)換為一個適用于 LTC2387-18 的差分信號。

　　在上面的電路中，使用了兩個運放，一個用于同相通路，另一個用于反相通路。同相運放是一個電壓跟隨器，它的前面是一個 RC 低通濾波器。該濾波器可阻止非常高頻率信號到達 LT6201，它能夠在幾十 MHz 的頻率下運作。反相運放由一個相同的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動。為了使信號反相，R5 和 R7 設(shè)定為 590Ω。這些電阻值反映了運放輸出電流、輸入失調(diào)電流和噪聲產(chǎn)生量之間的折衷。選定的電阻值加上 4V 峰至峰輸出電壓擺幅導(dǎo)致從運放輸出吸收一個 3.3mA 的峰值電流。采用較小的電阻值雖然有助于降低失調(diào)和噪聲，但是將從運放吸收更多的電流并產(chǎn)生更大的失真。

　　對于任何單端至差分轉(zhuǎn)換電路都存在著幾個折衷。第一個是產(chǎn)生的 DC 失調(diào)；采用兩個單獨的運放會助長 DC 失調(diào)的不良影響。造成這種狀況的主要原因是電路的反相運放部分，該部分必須包括額外的電阻器以實現(xiàn)反相。LT6201 的輸入失調(diào)電流有可能高達 4µA，并具有一個 1mV 的輸入失調(diào)電壓。這些會在電路的輸出端上產(chǎn)生一個大約幾 mV 的差分 DC 失調(diào)，其有可能達到數(shù)十 LSB。為了最大限度地抑制該影響，應(yīng)選擇一個具有低輸入偏置電流、失調(diào)電流和失調(diào)電壓的運放。第二個問題與所示電路中的電壓基準 Vcm 有關(guān)。該節(jié)點上的任何噪聲都將作為差分噪聲直接映射至 ADC 的反相端子。因此，該電壓源必須盡可能地安靜，以避免降低 ADC 的 SNR。就 LTC2387-18 而言，典型 SNR 可能高達 97dBFS。由于全標度為 8.192Vpk-pk，因此 ADC 的噪聲層在一個 7.5MHz 帶寬內(nèi)達到約 41µVRMS。例如，倘若電壓基準的噪聲電平為 41µVRMS，則它將使 ADC 的 SNR 下降 3dB。于是，基準的噪聲必須大大低于該數(shù)值，這樣就不會降低 ADC 的 SNR。請注意，如果輸入信號的 DC 共模電平不同于所示電路中的 Vcm，則在輸送至 ADC 的信號中將存在一個差分 DC 失調(diào)。

　　因此，當(dāng)采用該電路時，運放的低失調(diào)水平和一個準確的低噪聲電壓基準對于實現(xiàn) ADC 的完整性能是至關(guān)緊要的。LTC6655 是一款非常適合 Vcm 的器件，其為精準型帶隙電壓基準，可提供優(yōu)越的噪聲和漂移性能。