随着IC集成水平的提高和晶体管几何形状的缩小，A/D转换器的电源电压已经降低，其输入被设计为差分处理信号，以保持良好的动态范围。这些adc通常从一个低电压电源运行，最佳共模输入在中等电源附近。LT1994通过提供差分转换和放大、宽带、接地参考、单端或差分输入信号的共模转换，方便了与这些adc的接口。它采用8引脚MSOP或DFN封装，与其他市售的全差分放大器引脚兼容。

LT1994与其他全差分放大器的区别在于它的低噪声、低失真、轨对轨输出和低至2.5V的输入共模范围。这消除了对负电源的需求，并使LT1994能够在共享相同电源的情况下连接差分输入adc。这为用户节省了系统成本和电力。

LT1994的性能

LT1994的第一个优点是它可以将接地参考、单端或差分信号转换为V(OCM)引脚参考、差分输出信号。图1显示了具体方法。单端5V(P-P)接地参考信号(在ADC和LT1994的电源以下摆动2.5V)由LT1994从接地参考信号转换为差分中电源参考信号。这是在LT1994中通过两个反馈回路完成的:一个微分反馈回路和一个共模反馈回路。两个回路都具有高开环增益，约100dB。共模反馈环迫使两个输出的瞬时平均值等于V(OCM)引脚上的电压。它的反馈回路在LT1994内部。差分反馈回路的工作原理与传统运放相似，迫使求和节点电压差为零。因此，微分输出简单地由以下方程控制:

通过消除对负电源的需求，LT1994以最小的功率为用户提供最大的动态范围。由于LT1994的每个输出都能够在轨道间摆动，并且LT1994的3nV/√赫兹输入参考电压噪声(LT1994的噪声谱密度图见图2)，如图1所示的应用在10MHz噪声带宽下的信噪比接近96dB。这表示与具有相似噪声底的单端输出轨对轨放大器相比，动态范围增加了6dB。LT1994的一些关键规范列在表1中。

全差分信号处理的另一个好处是，诸如地噪声或电源噪声等干扰表现为共模信号，并被放大器的内部匹配和平衡所拒绝。电源抑制和共模抑制主要受到内部晶体管匹配的限制，通常在100dB左右。

线性度增强使用全差分结构，允许消除偶数次谐波。为了了解其工作原理，将纯单音正弦波输入应用于LT1994，如图1所示。LT1994的输出可以用泰勒级数展开表示:

V(OUT)是差值:

只剩下奇谐波项。

图3显示了LT1994在图1所示的闭环单位增益配置下的失真与频率的关系图。采用2V(P-P)， 1MHz单端输入，二次谐波量-94dBc，三次谐波量-108dBc。

从LT1994中获得最佳失真需要仔细的布局，密切注意对称和平衡。在单电源应用中，建议将高质量、低ESR、表面贴装1µF和0.1µF的电容并联并直接绑在短走线的电源上，并将V(-)直接绑在低阻抗地平面上。在分路电源上，应使用额外的0.1µF高质量、低ESR、表面贴装旁路帽，将每个电源单独旁路到低阻抗地平面。

与adc接口

ADC的采样过程会产生采样故障，这是由ADC前端的采样电容开关引起的，当电荷在放大器和采样帽之间传递时，采样电容会暂时“短路”放大器的输出。在采集周期结束之前，放大器必须从这个负载瞬态中恢复并稳定下来，以获得输入信号的有效表示。

一般来说，LT1994从这些周期性负载脉冲中稳定的速度比从2V输入阶跃中稳定的速度要快，但是在LT1994的输出和ADC的输入之间放置一个小的RC滤波器网络是一个好主意，以帮助吸收采样过程中ADC产生的电荷注入(图4显示了一个例子)。该去耦网络的电容用作电荷储存器，在采样过程中提供高频充电，而去耦网络的两个电阻用于抑制和衰减来自ADC的任何电荷反冲。

对于给定的ADC, RC时间常数的选择需要反复试验，但建议遵循以下一般准则:去耦网络中的电阻过大，导致沉降时间不足，会在ADC的动态输入阻抗和去耦电阻之间产生分压器。电阻器太小可能会妨碍电阻器适当地抑制由采样过程引起的负载瞬态，从而延长沉淀所需的时间。

从每个输出端的25欧姆开始解耦ADC输入电容。然后选择一个电容(考虑采样电容)，使放大器在采集期间有时间稳定到所需的精度。在16位应用程序中，这通常需要至少11个RC时间常数。所选择的电容器应具有高质量的电介质(例如，C0G多层陶瓷)。图4显示LT1994驱动14位ADC LTC1403A-1，在单3V电源下以2.8MHz采样。图5显示了它的4096点FFT。无杂散动态范围约为93dB，受限于ADC的非线性而不是LT1994 (LTC1403A-1的SFDR在1.4MHz时约为86dB)。这表明LT1994在解决和适应LTC1403A的39ns采集时间方面没有问题。

单3V电源，2.5MHz，二阶全差分巴特沃斯滤波器

图6显示了一个低噪声、单电源、巴特沃斯有源滤波器，带宽为2.5MHz，适用于抗混噪应用。50kHz时的差分输出点噪声约为7nV/√赫兹，该放大器在25MHz时提供约40dB的阻带抑制。滤波器的频率响应如图7所示。滤波器的低频增益由R2与R1的比值设定。如果需要不同的截止频率，电容器C1和C2可以很容易地与截止频率成反比。

增益-2放大器(不需要电阻)

图8显示了在电路配置中配置的LT1994，其中输出由输入信号的同相表示和非相表示组成。该电路的优点是输入阻抗高。输入输出传递函数由等式控制:V(OUT) = 2·V(IN)

电路工作得很好，但这种配置的结果是它反映了共模路径的性能，而不是差分路径。因此，输出没有差分噪声(3nV/√)的好处赫兹)，而是被15nV/√的共模噪声所淹没赫兹增加了2倍(30nV/√)赫兹）. 这是LT1994输出与各自输入的反馈因素不匹配的结果。实际上，每当从输出到输入的两个反馈路径不匹配时，以及它们不匹配的程度，共模噪声就会在输出处转换为差分噪声。

其中β(F1)和β(F2)是从每个输出到各自输入的两个反馈因子。

结论

LT1994的低噪声、低失真和高性能使其成为与单电源adc接口的理想放大器。其轨对轨输出，低失真，和3nV/√赫兹输入参考电压噪声最大限度地提高了动态范围，其共模接地能力消除了单电源系统中对负电源的需求，节省了成本和功率。