Многим приложениям требуются специальные дифференциальные усилители, которые достигают как высоких характеристик, так и низкого энергопотребления. Простым решением является использование сдвоенного неинвертирующего прецизионного усилителя с резистивной цепью усиления, однако уровень синфазной составляющей дифференциальных выходов будет зависеть от синфазной составляющей напряжения на входе. На рисунке 1 изображен высококачественный сдвоенный усилитель ADA4805-2, включенный как инвертирующий дифференциальный усилитель. Эта схема, обладающая низким уровнем шума, работает с усилением +1 синфазной составляющей от двух неинвертированных входов на выход и позволяет просто управлять синфазной составляющей при однополярном питании. Низкий ток потребления (500 мкА на усилитель) делает схему идеальной для высокоразрядных систем преобразования данных с низким энергопотреблением.

Данная схема сочетает в себе низкие искажения и малый ток потребления. Сдвоенный операционный усилитель снижает стоимость системы, в то время как дифференциальная топология усилителя обеспечивает лучшие характеристики.

 

Рисунок 1. Схема инвертирующего дифференциального усилителя.

Часто АЦП с высоким разрешением имеют дифференциальные входы для снижения шума синфазной составляющей и уменьшения гармонических искажений. Таким образом, чтобы использоваться в АЦП, несимметричные входные напряжения должны быть преобразованы в дифференциальные. Данная схема может быть использована для преобразования несимметричного сигнала в дифференциальный для подачи на АЦП, а синфазная составляющая может устанавливаться с помощью источника опорного напряжения АЦП.

Трансформатор преобразует несимметричный сигнал в дифференциальный. Дифференциальный выход с усилением –1 может подаваться напрямую на АЦП. Синфазное выходное напряжение определяется напряжением V_ref на двух неинвертирующих входах.

Для снижения постоянного синфазного напряжения на входах необходимо добавить конденсатор последовательно к каждому входу или трансформатор как показано на рисунке 1. Дифференциальные входные сигналы также могут подаваться напрямую к выводам IN+ и IN–. В данном случае резисторы усиления станут частью входного импеданса источника.

 

Рисунок 2. Характеристика инвертирующего дифференциального усилителя.

График частотной характеристики дифференциальной составляющей был получен при подаче дифференциального напряжения на два входа (IN+ и IN–). Резисторы усиления стали частью входного импеданса источника. Это обеспечивает лучшие шумовые характеристики, чем неинвертирующая конфигурация, но ограничивает гибкость в установке входного импеданса отдельно от усиления.

Для графика частотной характеристики синфазной составляющей напряжение прикладывалось к двум неинвертирующим входам (V_ref) с соединенными вместе IN+ и IN–.

Чоу Трэн (Chau Tran) и Джордин Ромбола (Jordyn Rombola), Analog Devices, перевод Иван Русов ivan.rusov@analog.com.ru