介绍

全差分放大器通常用于将单端信号转换为差分信号，这种设计需要考虑三个重要因素:单端源的阻抗必须与差分放大器的单端阻抗匹配，放大器的输入必须保持在共模电压限制内，输入信号必须电平移到期望输出共模电压的中心。

在所有情况下，输入阻抗与源阻抗匹配是必要的，以防止高频反射。在单端直流源耦合到单电源差分放大器的设计中，电平移位和共模限制也是重要的考虑因素。这三个设计参数的相互作用是非常重要的——组件选择需要使用这里描述的方程式进行电子表格分析。

输入阻抗匹配

如果使用输入交流耦合，那么阻抗匹配是唯一的设计问题。图1显示了一个电路示例，该电路将50欧姆单端源与由内部电阻设置增益为20dB的交流耦合LTC6400-20差分放大器匹配。

66.5欧姆电阻R(T)与+ in输入阻抗Z(in)并联，使电路输入阻抗与50欧姆源相匹配。差分平衡在输入端R2处增加了28.7欧姆电阻。平衡电阻确保输入端的反馈因子相等，从而防止大的直流偏置。

要计算外部电阻值，首先计算Z(IN)。然后计算阻抗匹配的R(T)和差分平衡的R2的值。整体单端对差分增益(gain)必须考虑R(S)和R(T)电阻分压器的输入衰减以及添加R2的影响。在本例中，放大器从信号源到差分输出的总增益仅为4.44，尽管放大器的固定增益为10。

通过输入端的交流耦合，放大器的输入共模电压等于输出共模电压，单端信号自动电平移到以输出共模电压为中心的输出差分信号。

如果输入共模电压不是0V，并且源不能将直流电流输送到116.5欧姆 (50欧姆 + 66.5欧姆)，则还需要对66.5欧姆电阻进行交流耦合。

直流耦合差分放大器

图2显示了一个通用的、直流耦合的、具有源阻抗匹配和输入电平移位的单端差分放大电路。电平漂移由参考电压(V(REF))提供。如果V(REF)设置为等于输入共模电压(V(INCM))，则单端输入信号移位为以输出共模电压(V(OCM))为中心的差分信号。

带外部电阻的单端差分放大器的设计提供了一个额外的设计选项:指定放大器增益。图2显示了R(F)和R1电阻可选而非固定时的设计方程。

本电路的设计从R1的值开始。该电阻必须大于输入源电阻，但又不能大到增加电路噪声。接下来，使用期望增益(GN)计算反馈电阻R(F)的值。然后计算电阻R(T)和R2的值。

图3显示了一个与75欧姆源匹配的单端到差分放大器的示例，并从2.5V输入共模电压转换到1.25V输出共模电压(典型的电平转换需要从5V单端电路到3V差分电路来驱动高速ADC)。图3放大器的单端到差分增益为2 (1V(P-P)输入信号被放大成2V(P-P)差分输出信号，这是高速ADC的典型输入电压范围)。

对于线性工作，决不能超过放大器的输入共模限制。图2显示了输入T网络(R(S)， R(T)和R1)的偏置电压(V(T))和差分放大器输入端的共模电压的计算。例如，在图3中，放大器输入端的1.99V至2.44V(由V(A)方程计算)完全在LTC6406的轨对轨输入共模范围内(0V至V(+))。