分立差動放大器與集成解決方案

經典的分立差動放大器設計非常簡單。一個運算放大器和四電阻網絡有何複雜之處？

但是，這種電路的性能可能不像設計人員想要的那麼好。本文從實際生產設計出發，討論了與分立電阻相關的一些缺點，包括增益精度、增益漂移、交流共模抑制(CMR)和失調漂移等方面。

經典的四電阻差動放大器如圖1所示。

圖1. 經典分立差動放大器

該放大器電路的傳遞函數為：

若R1 = R3且R2 = R4，則公式1簡化為：

這種簡化有助於快速估算預期信號，但這些電阻絕不會完全相等。此外，電阻通常有低精度和高溫度係數的缺點，這會給電路帶來重大誤差。

例如，使用良好的運算放大器和標準的1%、100ppm/°C增益設置電阻，初始增益誤差最高可達2%，溫度漂移可達200ppm/°C。為解決這個問題，一種解決方案是使用單片電阻網絡實現精密增益設置，但這種結構很龐大且昂貴。除了低精度和顯著的溫度漂移之外，大多數分立差動運算放大器電路的CMR也較差，並且輸入電壓範圍小於電源電壓。此外，單片儀表放大器會有增益漂移，因為前置放大器的內部電阻網絡與接入RG引腳的外部增 益設置電阻不匹配。

解決所有這些問題的最佳辦法是使用帶內部增益設置電阻的差動放大器，例如AD8271。通常，這些產品由高精度、低失真運算放大器和多個微調電阻組成。通過連接這些電阻可以創建各種各樣的放大器電路，包括差動、同相和反相配置。晶片上的電阻可以並聯連接以提供更廣泛的選項。相比於分立設計，使用片內電阻可為設計人員帶來多項優勢。

圖2. 增益誤差與溫度的關係——AD8271與分立解決方案比較

交流性能

在電路尺寸方面，集成電路比印刷電路板(PCB)小得多，因此相應的寄生參數也較小，對交流性能有利。例如，AD8271運算放大器的正負輸入端有意不提供輸出引腳。這些節點不連接到PCB上的走線，電容保持較低，從而提高環路穩定性並優化整個頻率範圍內的共模抑制。性能比較參見圖3。

圖3. CMRR與頻率的關係——AD8271與分立解決方案CMRR比較

差動放大器的一項重要功能是抑制兩路輸入的共模信號。

……

了解更多分立差動放大器與集成解決方案，點擊原文查看！