所有行业的数据采集：双极性输入的另一种配置
在今天的文章中，我们将介绍差动放大器配置，这是将adaq798x与双极性输入信号接口的另一种方式。这种配置可用于具有宽输入电压范围和带宽的双极性信号。我们将了解如何为任何给定的输入范围选择所需的外部元件，以及它们如何影响其他规格，如输入阻抗、噪声和直流误差。
差动放大器
adc驱动器可配置为采用四个外部电阻的差动放大器，如下所示：
这种配置可以被认为是同相和反相配置的叠加;双极性输入信号乘以放大器的反相增益，而直流偏置电压（使用v裁判，出于前几篇文章中讨论的原因）乘以同相增益。cn-0393利用此配置调理pgia（ad10）的±8251 v输出摆幅。此配置的传递函数为：
第一步是找到合适的r比例f和 rg，由输入幅度之比（δv）决定在）至adc的满量程范围（0 v至vref):
与我们讨论的同相配置不同，信号增益可以小于1，因此我们不需要进行任何修改（即额外的电阻）来衰减幅度大于v的输入信号。裁判.值得注意的是，信号确实从输入反转到输出。
r1和 r2然后用于衰减v裁判使得adc驱动器的输出偏置于adc中间电平（v裁判/2).r的比率1和 r2由 r 的比率确定f和 rg:
以上还假设设计正在使用 v裁判作为直流输入电压与r相连1.
找到这些比率后，我们需要为每个电阻选择特定值。在我们开始盲目选择组件之前，需要考虑一些事项：
一、r的值f会影响adc驱动器的稳定性。如果 rf变得太大，噪声增益频率响应将开始达到峰值，并且可能变得不稳定（如mt-050中所述）。正如我们之前在“为单极性输入增加增益”中提到的几篇文章，rf应加以限制，以防止这种情况发生。
这种配置比我们上周讨论的配置更容易受到噪声问题的影响，因为adc驱动器的噪声增益总是大于1。adaq7980/adaq7988数据手册中的噪声考虑因素和信号建立部分以及cn-0393的系统噪声分析部分展示了如何量化此配置的系统噪声。
另一个考虑因素是电阻对系统失调误差的影响。电阻将与adc驱动器的输入偏置电流相互作用，在其输出端产生失调误差。随着它们的抗性增加，这种效果变得更加明显。根据mt-038，为了减轻这种影响，将r的并联组合1和 r2必须等于 r 的f和 rg.
让我们考虑一个例子，其中 v在为 ±1.25 v 和 v裁判= 5 v.使用上面的等式，我们发现rf必须为 2×rg和 r1必须为 5×r2.如果我们想确保输入偏置电流不会产生系统失调误差，r的并联组合1||r2和 rf||rg也必须相等，其中 r1= 0.8×rf.如果我们选择 rf= 2 kω，例如，我们需要rg= 1 kω， r1= 1.6 kω 和 r2= 320 ω.
结语
差动放大器配置能够将adaq798x与具有多种幅度和频率范围的双极性信号接口，并且设计非常简单。不过，还有其他一些事情需要注意。
首先，请记住，某些应用关注的是实现高输入阻抗。对于我们讨论过的其他配置，这可以通过增加电阻值（并降低输入带宽以处理额外的噪声）来实现。但是，此配置很难做到这一点，因为 rf和 rg不能太大，以免影响adc驱动器的稳定性。该电路的输入阻抗等于反相放大器的输入阻抗：
例如，为了实现1 mω的输入阻抗，rg需要为 1 mω，而 rf可能太大，adc驱动器无法正常工作（至少在使用公共增益时）。提高系统输入阻抗的唯一实用方法是在adc驱动器前面使用另一个信号调理级。
好的一面是，由于这种配置可能具有较小的电阻，因此不太可能需要额外的滤波来补偿电阻噪声。此外，这使得平衡输入偏置电流产生的失调更加实用，因为r1和 r2可以轻松选择以平衡与 r 的偏移f和 rg.与可实现更高输入阻抗的同相配置相比，这两种特性使该配置能够实现更高水平的精度和更高的信号带宽。
另外值得一提的是，这种配置可以更轻松地用于adaq798x负电源接地的单电源应用。这是因为放大器的输入保持在恒定的直流电压下，并且不太担心违反输入共模电压规格（如adaq7980/adaq7988数据手册所示）。
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第一步是找到合适的r比例f和 rg，由输入幅度之比（δv）决定在）至adc的满量程范围（0 v至vref):
与我们讨论的同相配置不同，信号增益可以小于1，因此我们不需要进行任何修改（即额外的电阻）来衰减幅度大于v的输入信号。裁判.值得注意的是，信号确实从输入反转到输出。
r1和 r2然后用于衰减v裁判使得adc驱动器的输出偏置于adc中间电平（v裁判/2).r的比率1和 r2由 r 的比率确定f和 rg:
以上还假设设计正在使用 v裁判作为直流输入电压与r相连1.
找到这些比率后，我们需要为每个电阻选择特定值。在我们开始盲目选择组件之前，需要考虑一些事项：
一、r的值f会影响adc驱动器的稳定性。如果 rf变得太大，噪声增益频率响应将开始达到峰值，并且可能变得不稳定（如mt-050中所述）。正如我们之前在“为单极性输入增加增益”中提到的几篇文章，rf应加以限制，以防止这种情况发生。
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另一个考虑因素是电阻对系统失调误差的影响。电阻将与adc驱动器的输入偏置电流相互作用，在其输出端产生失调误差。随着它们的抗性增加，这种效果变得更加明显。根据mt-038，为了减轻这种影响，将r的并联组合1和 r2必须等于 r 的f和 rg.
让我们考虑一个例子，其中 v在为 ±1.25 v 和 v裁判= 5 v.使用上面的等式，我们发现rf必须为 2×rg和 r1必须为 5×r2.如果我们想确保输入偏置电流不会产生系统失调误差，r的并联组合1||r2和 rf||rg也必须相等，其中 r1= 0.8×rf.如果我们选择 rf= 2 kω，例如，我们需要rg= 1 kω， r1= 1.6 kω 和 r2= 320 ω.
结语
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首先，请记住，某些应用关注的是实现高输入阻抗。对于我们讨论过的其他配置，这可以通过增加电阻值（并降低输入带宽以处理额外的噪声）来实现。但是，此配置很难做到这一点，因为 rf和 rg不能太大，以免影响adc驱动器的稳定性。该电路的输入阻抗等于反相放大器的输入阻抗：
例如，为了实现1 mω的输入阻抗，rg需要为 1 mω，而 rf可能太大，adc驱动器无法正常工作（至少在使用公共增益时）。提高系统输入阻抗的唯一实用方法是在adc驱动器前面使用另一个信号调理级。
好的一面是，由于这种配置可能具有较小的电阻，因此不太可能需要额外的滤波来补偿电阻噪声。此外，这使得平衡输入偏置电流产生的失调更加实用，因为r1和 r2可以轻松选择以平衡与 r 的偏移f和 rg.与可实现更高输入阻抗的同相配置相比，这两种特性使该配置能够实现更高水平的精度和更高的信号带宽。
另外值得一提的是，这种配置可以更轻松地用于adaq798x负电源接地的单电源应用。这是因为放大器的输入保持在恒定的直流电压下，并且不太担心违反输入共模电压规格（如adaq7980/adaq7988数据手册所示）。
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