作者：Moshe Gerstenhaber and Michael O'Sullivan

高性能ADC采用小尺寸工艺设计，通常采用1.8 V至5 V单电源供电。处理±10 V或更大的信号时，ADC前面的放大器电路可以衰减信号，以防止其使ADC输入饱和。当信号包含较大的共模电压时，通常使用差动放大器（差动放大器）。

差分放大器抑制共模电压的能力由增益设置电阻的比率匹配决定;匹配越接近，共模抑制 （CMR） 越高。对于具有0.1%外部电阻的分立放大器，CMR限制为54 dB。将精密激光调整电阻与运算放大器集成在一起的IC可以实现优于80 dB的CMR。

与许多其他模拟 IC 一样，早期差动放大器通常采用 ±5V 至 ±15V 双电源供电。随着ADC和其他元件转向更低的电源电压，有一段时间，唯一需要双电源的电路是前端的差分放大器。但是为这个单电路增加一个负电源是非常不方便的。

新的差分放大器可以采用2.7 V至15 V单电源供电，但在某些工作条件下，运算放大器输入和输出都将引脚固定在负电源轨（地）上。为了测量包含负共模电压的信号，必须将共模输入从负电源轨升起。为了测量负信号，放大器输出必须从负电源轨升起。这两种电平转换都可以通过向基准引脚施加正电压来实现。例如，采用5 V单电源时，基准引脚上的2.5 V电源将输出设置为中间电源，并提高运算放大器输入端的共模电压。源必须具有低阻抗以避免降低CMR，并具有低漂移以保持温度范围内的精度。图1所示为使用两个外部精密电阻和一个低漂移精密运算放大器的典型解决方案。

图2所示为另一种解决方案，该解决方案采用AD8271差动放大器及其多个集成精密调整电阻，可实现更低的成本和更高的性能。片内电阻将器件输出设置为中间电源。电阻器均由相同的低漂移薄膜材料制成，因此它们在整个温度范围内的比率匹配非常出色;它们经过调整以匹配电路中的其他电阻，因此不会降低出色的CMR。

精密可编程增益差动放大器

AD8271是一款低失真、可编程增益差动放大器，内置一个精密运算放大器和七个激光调整增益设置电阻，用户可选择0.5、1或2差分增益。它还可以配置为 40 多种单端配置，增益范围为 –2 至 +3。提供两种等级：B 级规定最大增益误差为 0.02%，最大增益漂移为 2ppm/°C，最大失调为 600μV 和 80dB 最小共模抑制;A 级器件的最大增益误差为 0.05%，最大增益漂移为 10ppm/°C，最大失调为 1000μV，共模抑制为 74dB。两种额定值均具有 –110dB 谐波失真、15MHz 带宽和 30V/μs 压摆率。这种速度和精度的结合使该器件成为仪表放大器、驱动ADC、电平转换和自动测试设备的理想选择。AD5采用36 V至2 V单电源或±5.18 V至±8271 V双电源供电，功耗为2.3 mA。该器件采用 10 引脚 MSOP 封装，额定温度范围为 –40°C 至 +85°C，千兆中售价 1.25 美元/1000 秒。

图1.具有中间电源输出的单电源差动放大器。

图2.AD8271无需外部元件即可将输出转换为中间电源。

审核编辑：郭婷