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[導(dǎo)讀]芯熾科技的 SC7516 全差分運放,具有低噪聲、高帶寬、高壓擺率以及輸出軌至軌的特點,主要應(yīng)用于 ADC 驅(qū)動器,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)動器等場合。

芯熾科技的 SC7516 全差分運放,具有低噪聲、高帶寬、高壓擺率以及輸出軌至軌的特點,主要應(yīng)用于 ADC 驅(qū)動器,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)動器等場合。

SC7516 全差分運放還具有輸出共模可調(diào)、全差分互補輸出等特點。相對于一般的通用運放來說,全差分運放結(jié)構(gòu)主要有以下三個優(yōu)點:

1. 抑制共模干擾

2. 抑制偶次諧波,提供更好的線性度

3. 增加了動態(tài)范圍

如今的許多系統(tǒng)均采用了精密差分輸入 ADC,因為它們可以提供更出色的共模噪聲抑制以及更高的 SNR,但由于傳感器或射頻端的輸出信號大部分都是單端信號,為了驅(qū)動差分輸入 ADC,輸入前端都會設(shè)計單端轉(zhuǎn)差分電路。常見的單端轉(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源器件,它們的本質(zhì)都是通過電感線圈的相互耦合來進行信號的轉(zhuǎn)換,這種結(jié)構(gòu)決定了它們本身會在信號轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生一定的損耗。而且它們也并不適用于低頻信號,因為在低頻時巴倫的耦合特性也會相對減弱,這樣會導(dǎo)致轉(zhuǎn)換輸出的信號失真較為嚴(yán)重。大多數(shù)抽頭變壓器或巴倫在頻率低于 1MHz 時性能會急劇變差。

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

02 全差分運放單端轉(zhuǎn)差分

全差分運放是一種有源電路,它的特點就是全對稱匹配,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。這樣無論設(shè)置為多大的增益,兩邊都是各自承擔(dān)一半,實現(xiàn)全差分輸出。全差分運放的結(jié)構(gòu)原理決定了其可以進行 DC 耦合的方式,保留信號的直流分量且轉(zhuǎn)化為差分信號給到 ADC 進行采樣。因此,對于紅外、激光等脈沖信號調(diào)制應(yīng)用,全差分運放相對于抽頭變壓器或巴倫更具優(yōu)勢。

以 SC7516 + SC2245 為例:

已知 ADC SC2245 的供電電壓范圍 2.7V ~ 3.4V,Vref = 1V,輸入的最大動態(tài)范圍為 2Vpp。假設(shè)輸入源是 ±200mV 的信號,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放來實現(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,Gain = 2.5,得到 ±500mV 輸出。因為同相增益 Gain = 1 + Rf / Rg = 3.5,這就需要在第一級運放的同相輸入端產(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)計上不如直接使用一顆全差分運放方便。

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鏈中的增益模塊;而共模反饋環(huán)路強制輸出共模電壓中的信號分量歸零,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 SC7516 是 ADC 驅(qū)動器的理想之選。

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