全差分放大器及失真

你好 欢迎来到 TI 高精密实验室 本章节我们将讨论如何使用全差分放大器 也就是 FDA 来驱动 SAR 形 ADC 首先看一下什么是全差分放大器 FDA和电压反馈放大器很类似 但是有几点不同 第一 FDA的输入输出都是差分的 而普通放大器仅仅为输入为差分结构 第二，FDA有一个共模电压控制引脚 第三，FDA有两条反馈路径 第四，FDA的输出摆幅是普通放大器的两倍 最后，全差分放大器的偶次谐波会抵消 可以得到较低的失真 由于大多数的 ADC 输入为差分的 所以用 FDA 驱动 ADC 有天然的优势 下面我们进一步讨论这个应用 图一为一个典型的 FDA 结构 有两条反馈路径 差分增益由 RF1 除以 RG1 决定 例子中差分输入电压为1V，增益为1 输出共模电压 Vcm，设定为 2.5V 所以计算得到输出差分电压为 1V 由于 Vcm 将输出共模抬升到了 2.5V 所以最终 Vout- 为 2.5-0.5 等于 2V Vout+ 为 2.5+0.5 为 3V 这就是 FDA 的基本工作情况 下面再看一个实际的 FDA THS4551 可以看到内部框图 核心是一颗全差分的 高开环增益的正向放大器 再加上一颗高带宽的误差放大器 误差放大器的作用是将输出共模电压 反馈钳位在为 Vcm 电压上 反馈钳位在为 Vcm 电压上 如果 Vcm 脚不接外部电压 输出共模电压会由内部电阻 设置在电压中点上 此时最好在 Vcm 脚上增加电容 以降低噪声 Vcm 也可以连接到 DAC 或者基准源 偏移共模电压 以满足后续 ADC 输入共模的需求