差分放大器抑制共模電壓的能力由增益設置電阻的比率匹配決定；匹配度越高，共模抑制比（CMR）越高。對于采用0.1%外部電阻的離散放大器，CMR限制為54 dB。集成緊密激光調整的電阻和運算放大器的IC可實現高于80 dB的CMR。

 

如同許多其他模擬IC，早期的差分放大器一般采用±5V至±15V雙電源供電。隨著ADC和其他元件趨向于采用更低電源電壓，有一段時間差分放大器成為前端唯一需要雙電源的電路。但為這一個電路添加負電源相當不便。

 

新型差分放大器可采用2.7V至15V單電源，但在某些工作條件下，運算放大器的輸入輸出要全部接至負電壓軌（地）。要測量包含負共模電壓的信號，共模輸入必須升高以脫離負電壓軌。要測量負信號，放大器輸出必須升高以脫離負電壓軌。通過施加一個負電壓到基準引腳即可實現這兩種電平轉換。例如，使用5V單電源，在參考引腳上的2.5V電壓源將輸出設為中間電源電壓并將升高運算放大器輸入端呈現的共模電壓。該電源必須為低阻抗以避免降低CMR，而且要低漂移以在溫度范圍內保持精度。圖1顯示了一種使用兩個外部精密電阻和一個低漂移精密運算放大器的典型解決方案。

 

圖2顯示一種使用AD8271差分放大器以及在該放大器上集成的多個精密調整的電阻實現更低成本、更高性能的替代解決方案。片上電阻將器件輸出設為中間電源電壓。這些電阻全部由相同的低漂移薄膜材料制成，所以它們在溫度范圍內的比率匹配十分出色；它們經過調整以匹配電路中的其他電阻，這樣不會降低出色的CMR性能。

 

精密可編程增益差分放大器

 

AD8271 低失真、可編程增益差分放大器包含一個精密運算放大器和七個激光調整的增益設置電阻，可實現0.5、1或2倍的用戶可選差分增益。它也可以配置為40種以上的單端配置，增益范圍為-2至+3。該器件分為兩級：B級特性規定為0.02%的最大增益誤差、2ppm/°C的最大增益漂移、600μV的最大失調電壓，以及80dB的最小共模抑制比A級特性規定為0.05%的最大增益誤差、10ppm/°C的最大增益漂移、1000μV的最大失調電壓，以及74dB的最小共模抑制比。兩級特性都包括–110dB的諧波失真、15MHz的帶寬和30V/μs的壓擺率。此速度和精度組合使該器件完全適合于儀表放大器、驅動ADC、電平轉換和自動測試設備。AD8271采用 5V至36V單電源或±2.5V至±18V雙電源，消耗電流2.3 mA。它采用10引腳MSOP封裝，額定溫度范圍為–40°C至+85°C，千片訂量報價為1.25美元/片。

 

圖1.中間電源輸出的單電源差分放大器。

 

圖2. AD8271不需外部元件即可將輸出轉換成中間電源。

 

 

推薦閱讀：