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2024-07-31 瀏覽:-差分放大電路作為模擬集成運(yùn)算放大器的核心輸入級(jí),其設(shè)計(jì)旨在通過(guò)對(duì)稱(chēng)的兩個(gè)基本放大單元及共發(fā)射極電阻Re的耦合,實(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定放大和共模幅度信號(hào)的抑制。這種電路不僅能夠穩(wěn)定靜態(tài)工作點(diǎn),還能有效增強(qiáng)差模信號(hào),廣泛應(yīng)用于直接耦合及測(cè)量電路的輸入端。
全差分放大器(FDA)在現(xiàn)代電子設(shè)計(jì)中扮演著不可或缺的角色,尤其是在需要抑制直流失調(diào)時(shí)。盡管外部環(huán)境如溫度變化和直流電源波動(dòng)可能導(dǎo)致靜態(tài)工作點(diǎn)和零漂的變化,但差分放大電路通過(guò)引入直流負(fù)反饋或溫度補(bǔ)償技術(shù),有效地克服了這些挑戰(zhàn)。
傳統(tǒng)單端放大器的局限性在于其對(duì)外部干擾的敏感性,而全差分放大器通過(guò)雙放大器的配置,提供了對(duì)抗外部噪聲的能力,進(jìn)一步加強(qiáng)了電路的動(dòng)態(tài)范圍和抑制偶次諧波的能力。FDA的另一顯著優(yōu)點(diǎn)是它可以通過(guò)較少的組件(例如,電阻和集成電路)實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的信號(hào)處理功能,如ADC的單端到差分轉(zhuǎn)換。
現(xiàn)有消除直流失調(diào)的基本方法包括交流耦合、開(kāi)關(guān)電容和低通負(fù)反饋。交流耦合通過(guò)在前后級(jí)之間加入耦合電容實(shí)現(xiàn),盡管這種方法在低頻信號(hào)處理時(shí)需要較大的片上電容,難以實(shí)現(xiàn)。開(kāi)關(guān)電容通過(guò)時(shí)鐘控制的分時(shí)積分技術(shù)來(lái)消除直流失調(diào),但需要額外的電路來(lái)濾除時(shí)鐘信號(hào),并且受到MOS開(kāi)關(guān)的電荷注入和時(shí)鐘饋通影響。低通負(fù)反饋則是通過(guò)在反饋環(huán)路中加入低截止頻率的低通濾波器,利用運(yùn)算放大器來(lái)降低低頻和直流信號(hào),這種方式雖廣泛應(yīng)用但增加了額外的功耗和對(duì)運(yùn)算放大器的依賴(lài)。
在具體實(shí)現(xiàn)中,全差分放大器內(nèi)部的Vocm放大器通過(guò)對(duì)比差分電壓和Vocm引腳上的電壓,通過(guò)內(nèi)部反饋機(jī)制校正輸出,保證輸出共模電壓與Vocm保持一致。這種配置允許FDA在不同應(yīng)用中展現(xiàn)出色的低頻響應(yīng),而不需要額外的DC隔離器如balun。
總體而言,全差分放大電路不僅在理論上具備優(yōu)越性,其在實(shí)際電路設(shè)計(jì)中的應(yīng)用也展現(xiàn)出了其靈活性和高效性。通過(guò)適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)和參數(shù)選擇,可以有效地解決直流失調(diào)問(wèn)題,提高系統(tǒng)的整體性能和穩(wěn)定性。
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