許多應(yīng)用都需要使用低功耗、高性能的差分放大器，將小差分信號轉(zhuǎn)換成可讀的接地參考輸出信號。兩個輸入端通常共用一個大共模電壓。差分放大器會抑制共模電壓，剩余電壓經(jīng)放大后，在放大器輸出端表現(xiàn)為單端電壓。共模電壓可以是交流或直流電壓，此電壓通常會大于差分輸入電壓。抑制效果隨著共模電壓頻率增加而降低。相同封裝內(nèi)的放大器擁有更好的匹配性能、相同的寄生電容，并且不需要外部接線。因此，相比分立式放大器，高性能、高帶寬的雙通道放大器擁有更出色的頻率表現(xiàn)。
一個簡單的解決方案就是使用阻性增益網(wǎng)絡(luò)的雙通道精密放大器，如圖1所示。此電路顯示了一種將差分輸入轉(zhuǎn)換為帶可調(diào)增益的單端輸出的簡單方式。系統(tǒng)增益可通過公式1確定：
其中，增益=RF/1k，且(VIN1–VIN2)是差分輸入電壓。
圖1.差分輸入單端輸出放大器。
通常，這種方法可以在出現(xiàn)EMI或RFI時提供更加穩(wěn)定的讀取功能，因此，建議在存在噪聲問題的情況下使用。在測量熱電偶、應(yīng)變片和電橋式壓力傳感器輸入時尤其如此，因為它們可以在嘈雜的環(huán)境中提供極小的信號。
此電路不僅能測量傳感器正負(fù)端的電壓差，還能提供帶部分系統(tǒng)增益的共模抑制功能，實現(xiàn)比單端輸入更優(yōu)越的性能改進。此外，此傳感器地還可不同于模擬地。接地輸出電壓參考在許多應(yīng)用中都非常重要。系統(tǒng)
取決于網(wǎng)絡(luò)電阻的容差。
電路可以將差分輸入轉(zhuǎn)換為帶可調(diào)增益的單端輸出。系統(tǒng)增益可以通過RF和RG1的比值來設(shè)定，假設(shè)RG2=RG1且放大器B的增益為-1。
例如，180MHz雙通道放大器ADA4807-2可以構(gòu)建為一個針對此應(yīng)用的反相放大器，并且此電路的噪聲較低。此電路擁有較低的靜態(tài)電流（1000A/放大器），適合低功耗、高分辨率的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。
輸入共模電壓將會高于電源電壓。采用軌到軌輸出，這在大共模信號或大輸出電壓應(yīng)用中非常有用。例如，數(shù)據(jù)采集板擁有可接受0V至5V單端輸入的ADC。但是，信號源恰巧是傳感器電橋產(chǎn)生的差分電壓，電橋一個端子為正，而另一個端子為負(fù)，以響應(yīng)存在共模噪聲情況下的壓力。
圖2.差分轉(zhuǎn)單端放大器的性能。
圖2顯示的是施加差分輸入電壓和電路增益變動的情況。RF值可設(shè)置系統(tǒng)增益。可以看到，這張圖顯示的是系統(tǒng)增益1、2和4，且1kHz時的差分輸入電壓為1Vp-p。
此電路對于測量兩個大電壓之間的小差異非常有用。例如，可以考慮一個解決方案，利用1%的簡單
來監(jiān)控由3V電池供電系統(tǒng)中的3V/GND供電的典型Wheatstone電橋電路。使用1%電阻或更優(yōu)電阻可實現(xiàn)所需的
水平，并且此電路將會抑制任何共模并按照設(shè)置的電路增益放大衰減電橋信號。如果驅(qū)動ADC，則需要應(yīng)用一些電平轉(zhuǎn)換功能，獲得0V至5V范圍的輸出信號。
該電路同時具有出色的失真和低靜態(tài)電流的特點。雙通道運算放大器解決方案可降低系統(tǒng)成本，而差分放大器的使用則可提高性能。
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