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[導(dǎo)讀]芯熾科技的 SC7516 全差分運(yùn)放,具有低噪聲、高帶寬、高壓擺率以及輸出軌至軌的特點(diǎn),主要應(yīng)用于 ADC 驅(qū)動(dòng)器,單端/差分轉(zhuǎn)換,中頻和基帶增益模塊、差分緩沖器以及線路驅(qū)動(dòng)器等場(chǎng)合。

芯熾科技的 SC7516 全差分運(yùn)放,具有低噪聲、高帶寬、高壓擺率以及輸出軌至軌的特點(diǎn),主要應(yīng)用于 ADC 驅(qū)動(dòng)器,單端/差分轉(zhuǎn)換,中頻和基帶增益模塊、差分緩沖器以及線路驅(qū)動(dòng)器等場(chǎng)合。

SC7516 全差分運(yùn)放還具有輸出共??烧{(diào)、全差分互補(bǔ)輸出等特點(diǎn)。相對(duì)于一般的通用運(yùn)放來(lái)說(shuō),全差分運(yùn)放結(jié)構(gòu)主要有以下三個(gè)優(yōu)點(diǎn):

1. 抑制共模干擾

2. 抑制偶次諧波,提供更好的線性度

3. 增加了動(dòng)態(tài)范圍

如今的許多系統(tǒng)均采用了精密差分輸入 ADC,因?yàn)樗鼈兛梢蕴峁└錾墓材T肼曇种埔约案叩?SNR,但由于傳感器或射頻端的輸出信號(hào)大部分都是單端信號(hào),為了驅(qū)動(dòng)差分輸入 ADC,輸入前端都會(huì)設(shè)計(jì)單端轉(zhuǎn)差分電路。常見(jiàn)的單端轉(zhuǎn)差分電路有以下幾種:

01 抽頭變壓器或巴倫單端轉(zhuǎn)差分

抽頭變壓器或巴倫均為無(wú)源器件,它們的本質(zhì)都是通過(guò)電感線圈的相互耦合來(lái)進(jìn)行信號(hào)的轉(zhuǎn)換,這種結(jié)構(gòu)決定了它們本身會(huì)在信號(hào)轉(zhuǎn)換過(guò)程中產(chǎn)生一定的損耗。而且它們也并不適用于低頻信號(hào),因?yàn)樵诘皖l時(shí)巴倫的耦合特性也會(huì)相對(duì)減弱,這樣會(huì)導(dǎo)致轉(zhuǎn)換輸出的信號(hào)失真較為嚴(yán)重。大多數(shù)抽頭變壓器或巴倫在頻率低于 1MHz 時(shí)性能會(huì)急劇變差。

需要注意無(wú)論是抽頭變壓器還是巴倫均是采用 AC 耦合的方式,它們都會(huì)濾掉相應(yīng)的直流即 DC 分量,這對(duì)于關(guān)注信號(hào)直流參數(shù)的應(yīng)用是無(wú)法使用的。而且由于抽頭變壓器或巴倫均無(wú)法提供驅(qū)動(dòng)能力,因此后端的輸入阻抗可能會(huì)影響信號(hào)的最終幅度。

02 全差分運(yùn)放單端轉(zhuǎn)差分

全差分運(yùn)放是一種有源電路,它的特點(diǎn)就是全對(duì)稱匹配,即正負(fù)兩側(cè)輸入阻抗完全一致(阻抗包括源阻抗),反饋的電阻配置也完全一致。這樣無(wú)論設(shè)置為多大的增益,兩邊都是各自承擔(dān)一半,實(shí)現(xiàn)全差分輸出。全差分運(yùn)放的結(jié)構(gòu)原理決定了其可以進(jìn)行 DC 耦合的方式,保留信號(hào)的直流分量且轉(zhuǎn)化為差分信號(hào)給到 ADC 進(jìn)行采樣。因此,對(duì)于紅外、激光等脈沖信號(hào)調(diào)制應(yīng)用,全差分運(yùn)放相對(duì)于抽頭變壓器或巴倫更具優(yōu)勢(shì)。

以 SC7516 + SC2245 為例:

已知 ADC SC2245 的供電電壓范圍 2.7V ~ 3.4V,Vref = 1V,輸入的最大動(dòng)態(tài)范圍為 2Vpp。假設(shè)輸入源是 ±200mV 的信號(hào),使用 SC7516,共模輸出引腳 Vocm 等于 ADC 的參考電壓 Vref = 1V,Gain = 5,使得輸出端的同相和反相都有 0.5 ~ 1.5V 輸出,此時(shí)差分電壓范圍為 2Vpp ,從而滿足 SC2245 的輸入電壓要求。

但是如果使用兩顆通用運(yùn)放來(lái)實(shí)現(xiàn)差分輸出,需要輸出端各自有 Vshift = 1V 的偏置電壓, 假設(shè) ±200mV 的輸入信號(hào),Gain = 2.5,得到 ±500mV 輸出。因?yàn)橥嘣鲆?Gain = 1 + Rf / Rg = 3.5,這就需要在第一級(jí)運(yùn)放的同相輸入端產(chǎn)生 1 / 3.5 = 285.7mV 的電壓。如下所示,可以看到結(jié)果和 SC7516 是一致的,但是設(shè)計(jì)上不如直接使用一顆全差分運(yùn)放方便。

除此之外,SC7516 還具有高壓高帶寬的特性:供電電壓能達(dá)到雙電源 ±5V,單電源 10V,輸出電壓的擺幅接近電源軌為 9.7VPP,-3dB 帶寬為 315MHz。因此除了和 SC2245 搭配使用,它還可以在較高頻率條件下驅(qū)動(dòng)其他 10 位至 16 位轉(zhuǎn)換器。SC7516 高帶寬的特性使它在很寬的頻率范圍內(nèi)保持高平坦度,因此也適合用作中頻及基帶信號(hào)鏈中的增益模塊;而共模反饋環(huán)路強(qiáng)制輸出共模電壓中的信號(hào)分量歸零,使其得到近乎完美的差分輸出:幅度完全相等,相位相差 180°,可以說(shuō) SC7516 是 ADC 驅(qū)動(dòng)器的理想之選。

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