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  • 这是一个AD8138-单端转差分放大器模块的电路设计图,望有用!
  • 差分放大器单端和差分工作的特点.zip
  • 文章主要介绍多功能低功耗精密单端转差分转换的方法。
  • 单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端,差分...很多情况下需要将单端信号转为差分信号,这就要求有一种可以将单端信号转换为差分信号的电路,即单端-差分转换单端转差分信号电路详解上...

    单端输入指信号有一个参考端和一个信号端构成,参考端一般为地端,差分是将单端信号进行差分变换,输出两个信号,一个和原信号同相,一个和原信号反相。差分信号有较强的抗共模干扰能力,适合较长距离传输,单端信号则没有这个功能。信号传输到接收端后,可以再将差分信号转变为单端信号。很多情况下需要将单端信号转为差分信号,这就要求有一种可以将单端信号转换为差分信号的电路,即单端-差分转换器。

    单端转差分信号电路详解

    单端怎么转差分信号_单端转差分信号电路详解

    上图中电路是一种双放大器反馈结构,其中运放决定了电路的精度以及噪声性能,而差分放大器则扮演了单端-差分转换功能。这个反馈结构抑制了AD8476的误差,包括噪声、失真、偏移、漂移,它用运放的大开环增益替代了AD8476内部的运放反馈回路。本质上,这个结构是采用运放针对输入端的开环增益,衰减了AD8476的误差。

    图中的外接电阻RF和RG设定单端-差分放大器的增益,即

    单端怎么转差分信号_单端转差分信号电路详解

    将RF短路,RG开路,可以设定为最低增益2。

    与任何反馈连接相同,必须非常注意确保系统的稳定。OP1177与AD8476的级联构成了一个组合式差分输出运放,其开环增益是OP1177开环增益与AD8476闭环增益的乘积。因此,AD8476的闭环带宽为OP1177的开环增益加了一极。为确保稳定性,AD8476的带宽应高于OP1177的单位增益频率。当电路的闭环增益大于2时,这个要求可以放松,因为电阻反馈

    网络可有效地将OP1177的单位增益频率降低RG/(RG+RF)。AD8476的带宽为5MHz,而OP1177的单位增益频率为1MHz,因此电路在任何增益下都不会有稳定性问题。

    当使用单位增益频率远大于差分放大器带宽的运放时,可以插用一个带宽限制电容CF,如图所示。电容CF与反馈电阻RF构成一个积分器,整个电路的带宽则为:

    单端怎么转差分信号_单端转差分信号电路详解

    带宽方程1/2系数的原因是:电路的输出是按单端反馈,而不是差分式。因此,电路的反馈系数与带宽都要减半。

    如果这个减少的带宽小于差分放大器的闭环带宽,则电路就会稳定。这种带宽限制技巧也可以将RG开路,从而获得2的增益。



    原文地址:http://m.elecfans.com/article/615845.html


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  • 在部分,我们讨论了单端/伪差分输入、高阻抗单端转差分和单电源。 提供衰减/增益和电平转换的单端转差分(+/-5/10 V输入)。 这是一款常用配置,可用来扩展输入范围,尤其是+/-10V工业IO。 放大器可采用电压较低的...
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    博客原文链接:ADC单端转差分电路分析 (qq.com)

    ​目前很多应用都需要用到差分信号,包括驱动高速模数转换器(ADC)、通过双绞线电缆传输信号、调理高保真音频信号等。由于差分信号在特定电源电压下可以提供较大信号幅度,提高了对共模噪声的抑制能力,降低了二次谐波失真,因而实现了更高的信噪比。基于这一需求,我们需要将大多数信号链中的单端信号转换为差分信号。

    目前的单端转差分电路一般分为3种:

    第1种是非平衡变压器电路,主要器件为一个变压器,如图1所示。

    图1:非平衡变压器耦合

    第2种是差分放大器电路,主要器件为一个差分放大器芯片,如图2所示。

    图2:差分放大器耦合

    第3种是平衡变压器耦合,主要器件为一个差分放大器芯片和一个变压器,如图3所示。

    图3:平衡变压器耦合

    这3种单端转差分电路的优缺点暂且不提,有兴趣的朋友可自行去查资料。就博主所从事的工作而言,差分放大器电路是使用最适合、最广泛的方案。接下来博主就以ADI公司的单端转差分芯片ADA4927来介绍一下差分放大器的设计步骤,这些设计步骤同样适用于其它类型差分芯片。

    术语定义,如图4所示:

    图4:电路术语定义

    差分电压

    输出差分电压定义为:

    输入差分电压定义为:

    共模电压

    该电压一般由ADC提供即可,其大小可表示为:

    差分增益

    如果同相、反相端的输入电阻RG和反馈电阻RF相等,则有上述电路的差分增益为:

    输入阻抗

    输入阻抗取决于差分放大器是由单端信号源驱动,还是由差分信号源驱动,对于差分输入信号(图5),两个输入端(+DIN和-DIN)之间的输入阻抗(RIN,dm)为:

    图5:差分输入阻抗

    对于本篇的主题,即单端输入信号(图6),输入阻抗(RIN,SE)为:

    图6:单端输入阻抗

    接下来我们看看如何将单端输入信号适当的端接到差分放大芯片ADA4927,设置的增益为1,RF=348Ω,RG=348Ω。通过端接输入电压为1VPP、源电阻为50Ω的输入源为例来说明操作步骤:

    1,输入阻抗根据以下公式计算(图7):

    图7:计算单端输入阻抗RIN

    2,为了与50Ω源阻抗匹配(图8),计算端接电阻RT时使用RT||464Ω=50Ω。最接近的RT标准阻值为56.2Ω。

    图8:添加端接电阻RT

    3,图8表明,由于添加了端接电阻RT,现在上反馈环路中的有效RG大于下环路中的RG。为了补偿增益电阻的不平衡性,需要在下环路添加一个校正电阻RTS,并使其与下环路的RG串联。RTS是源电阻RS和端接电阻RT的戴维南等效电路(图9),等于RS||RT。

    图9:戴维南等效电路

    RTS=RTH=RS||RT=26.5Ω(取标准电阻26.7Ω)。这里我们需要注意,从戴维南等效电路可以看出,等效输入电压VTH大于1VPP。经过调整后的电路如下图10所示:

    图10:戴维南等效值和匹配增益电阻

    到现在为止,电路基本设计完成了。通过上述几个步骤,我们确定了信号等效输入阻抗为50Ω,上下反馈环路也保持平衡。但是还有两个个问题:

    1) 两个环路中的等效RG值均变大了(加入了RTS),这导致我们需要的增益略小于1。

    2) 由于RT=56.2Ω,而不是50Ω,所以等效输入电压VTH的值要略大约1VPP,而我们设计的输入范围是1VPP。

    这两点对输入电压幅度的影响刚好相反,对于反馈环路中的大电阻值(~1kΩ),影响相互抵消。也就是说通过这样的设计后,输入信号幅度变大了,但是增益变小了,所以对输出信号幅度无影响。但是对于小阻值的RF或RG或高增益来说,减小的闭环增益不能通过增加的VTH完全消除,必须通过接下来的第4步来解决:

    4,在本例中,期望的差分输出是1VPP,因为端接的输入信号是1VPP,闭环增益是1。然而实际的差分输出电压等于1.06VPP*348/(348+26.7)=0.984VPP。为了获得期望的1VPP输出电压,可以通过增加RF来实现最终的增益调整,而不需要更改任何输入电路。RF计算公式如下:

    选择RF为标准电阻357Ω可提供1.01VPP的差分输出电压。最终电路如下图11所示:

    图11:端接的单端转差分电路,G=1

    今天博主的小技巧就分享到这里了,感谢各位~

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  • 此外,差分信号可以实现两倍于同一电源上的单端信号的信号范围。因此,全差分信号的信噪比(SNR)更高。经典的三运放仪表放大器具有许多优点,包括共模信号抑制、高输入阻抗和(可调)增益;但是,在需要全差分输出...
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  • 这是有关基于AD8130的差分放大模块,望对你们的设计有用!
  • LTC6406 等新的全差分运算放大器系列提供了前所未有的带宽。幸运的是,这些运算放大器还可以在单端应用及 100% 反馈应用中很好地工作。
  • 对于平平衡(差分)输入的差分放大器配置衡差分输入信号,两个输入端(+DIN和-DIN)之间的输入阻抗(RIN,dm)可简单计算为  对于非平衡单端输入信号(见图2),通过公式来计算输入阻抗: 该电路的有效输入阻抗高于作为反向...

    对于平平衡(差分)输入的差分放大器配置衡差分输入信号,两个输入端(+DIN和-DIN)之间的输入阻抗(RIN,dm)可简单计算为

     

      

    对于非平衡单端输入信号(见图2),通过公式来计算输入阻抗:

     

    该电路的有效输入阻抗高于作为反向器连接的常规运算放大器,是因为一部分差分输出电压在输入端表现为共模信号,部分地增高了通过输入电阻RG 两端的电压。

    放大器的增益可通过以下增益公式来计算:

     

    1.用公式(1)计算输入阻抗RW。

     

    2.对于源端接电阻为50Ω,则用公式RT||RIN=50Ω计算端接电阻RT

     

    3.利用戴维宁等效补偿反相输入端电阻。RTS=Rs||RT

     


     4.必须重新计算反馈电阻以调整输出电压,如下所示。

     

    若要输出为1Vpp补偿输入损失,则R1改为2011.558Ω。

     5.完成的单端转差分系统:

     

     

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    一个标准的运放差分放大器电路如下:

    v2-7400d5b1778badee4a4fe91f4bdcd2b2_b.jpg

    当电阻R1 = R2和R3 = R4时,上述差分放大器的传递函数可以简化为以下表达式:

    v2-e067dde41deb561bcffa0cf930d11979_b.jpg

    增益 Gain = Vout / (V2 - V1)

    全差分电路是使用两个差分电路进行组合,但是在第二组差分放大器(B)输入时翻转 V1 和 V2 输入方向,此时得到 Vout_B = - Vout_A。

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    增益 Gain = (Vout_A - Vout_B) / (V2 - V1) = Gain_A + Gain_B

    使用全差分电路,可以实现单端信号与差分信号的互相转换,假设 V1 = 0V,即 V1 接地的单端信号输入,那么 A B 两个部分就分别输出非反向信号和反向信号,转换为差分信号。假设增益 Gain_A = Gain_B = 1,那么单端转平衡时将放大两倍(无论输入信号是差分还是单端)。差分转单端时可以理解为分别使用 A B 两部分单独转换,只是 Vout_B 与 Vout_A 相反,但是都可以对地作为单端输出使用。

    一个双通道运放可以通过 8 个外围电阻构建简单的单通道全差分放大器,使用简单又易于布板,在处理单端与差分互相转换时非常方便。


    下面是【P04】的电路:

    v2-e2d6664150a28e09817e4fe086f19c11_b.jpg
    P04 一个声道的原理图

    R1/R2 尽量使用千分之一精度电阻,如果要调整增益,建议减小 R1 或 增加 R2,R2 不超过22k,调整 R2 会改变频响。

    CMRR 使用 100pF 陶瓷电容,Cf 提供低通滤波功能,推荐通用的 10pF ~ 22pF COG/NP0 材质陶瓷电容。

    v2-04a84a9a634add29c09e4f5ce936fcfb_b.jpg
    信号输入

    信号输入处使用焊盘跳线使输入 Cold 直接对地短接,然后就只需要单端正常接入至 Hot 即可实现单端转平衡功能。如果作为平衡向单端的转换则不要短接跳线,转换后接入后级放大器时,如果与后级共用双规电源,信号输出不要接地,避免造成环地。如果两级地不在同一电位,后级输入必须使用电容耦合。

    v2-7f3621bb827318183c19fc0d547651f8_b.jpg
    参考链接:
    electronics-tutorials.ws
    sound-au.com/project176
    正弦声学 单端转平衡 全差分线路驱动转换模块 单端转差分模块

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单端转差分放大器