前言

 

最近在低壓硅鍺和 BiCMOS 工藝技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步已經(jīng)允許設(shè)計(jì)和生產(chǎn)速度非常高的放大器了。因?yàn)檫@些工藝技術(shù)是低壓的，所以大多數(shù)放大器的設(shè)計(jì)都納入了差分輸入和輸出，以恢復(fù)并最大限度地提高總的輸出信號(hào)擺幅。因?yàn)楹芏嗟蛪簯?yīng)用是單端的，那么問題就出現(xiàn)了，“我怎樣才能在一個(gè)單端應(yīng)用中使用差分 I/O 放大器？”以及“這么使用可能產(chǎn)生什么結(jié)果？”本文探討一些實(shí)際產(chǎn)生的結(jié)果，并展示一些具體和使用 3GHz 增益 - 帶寬差分 I/O 放大器 LTC6406 的單端應(yīng)用。

 

背景

 

常規(guī)運(yùn)算放大器有兩個(gè)差分輸入和一個(gè)輸出。雖然增益的標(biāo)稱值是無窮大的，但是可通過從輸出到負(fù)“反相”輸入的反饋來保持對(duì)增益的控制。輸出不會(huì)達(dá)到無窮大，但是差分輸入可以保持為零（如同除以無窮大一樣）。常規(guī)運(yùn)算放大器應(yīng)用的實(shí)用性、種類和優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)有很豐富的記錄了，但似乎仍然不能窮盡。全差分運(yùn)算放大器一直研究得不夠徹底。

 

圖 1 顯示了一個(gè)具有 4 個(gè)反饋電阻器的差分運(yùn)算放大器。在這種情況下，差分增益的標(biāo)稱值仍然是無窮大，輸入通過反饋連接到一起，但是這不足以決定輸出電壓。理由是共模輸出電壓可以是任意值，卻仍然能導(dǎo)致為“零”的差分輸入電壓，因?yàn)榉答伿菍?duì)稱的。因此，就任何全差分 I/O 放大器而言，始終存在另一個(gè)決定輸出共模電壓的控制電壓。這就是 VOCM 引腳的目的，也解釋了為什么全差分放大器器件至少有 5 個(gè)引腳（不包括電源引腳）而不是 4 個(gè)引腳。差分增益的等式為 VOUT（DM） = VIN（DM） • R2/R1。共模輸出電壓從內(nèi)部強(qiáng)制等于加到 VOCM 上的電壓。一個(gè)最終的結(jié)論是，不再存在單個(gè)反相輸入：兩個(gè)輸入都是反相和非反相的，視所考慮的是哪一個(gè)輸出而定。為方便電路分析，按照常規(guī)方法以“+”和“-”來標(biāo)記兩個(gè)輸入，而一個(gè)輸出帶有圓點(diǎn)標(biāo)記，表明它是“+”輸入的反相輸出。