全差分运放浅析

全差分放大器的配置特点，就是全对称匹配。即两侧输入阻抗配置完全一致（阻抗包括源内阻），反馈配置完全一致。

因此，无论你配置到多大增益，两者都是各担一半；差分输出。

单端输入和差分输入的区别就在于一端接GND，其实搭建电路时和单端运放时就多了一个相同反馈回路，如下图：

单端运放闭合回路，增益G=Rf/Rg。

上图，单端转差分的电路，增益G=Rf/Rg.。就是需要注意，单端转差分时候，G=1时，（Vout+）-（Vout-）=Vin，每个输出各承担一半。

ADA4940-1的应用电路

上图为ADA4940-1的应用电路，按照其DATASHEET中描述可知，VOCM表示为输出信号的共模电压，其大小由外部输入决定，与输入信号的共模电压无关。电路中存在两个闭环，上下对称，为了使得闭环的性能一致，两个闭环的参数应该一致。

VOCM，输入此引脚的电压以1:1的比例设定共模输出电压。例如，若VOCM为1 V直流，则+OUT和–OUT的直流偏置。

电平将设为1 V。

输入电阻推算：

假设正输入端VIN=V，产生的电流I，负输入端接GND，则输入端的差分信号VIN_dm=V；在此电路中，RF=RG=1K欧，则输出端的差分信号VOUT_dm=VIN_dm*(RF/RG)，公式参见其数据手册。

根据电路对称结构：VOUT+ - VOCM=VOCM - VOUT-

RF=RG=1K可得：

VOUT_dm=VIN_dm，VOUT_dm=V，VOUT_dm=VOUT+ - VOUT-=V；-VOUT-=V-VOUT+;

VOUT+ - VOCM=VOCM + V - VOUT+;

则 正输出端 ：    VOUT+=VOCM+1/(2*V) -------------------(1)

同时 负输出端：  VOUT-=VOCM-1/(2*V)---------------------(2)

其中VOCM为输出共模电压，由外部引脚引入，和输入共模电压独立，这样用户可以在一定范围内设置想要的共模电压。

可以得到：

I=(VIN-VP)/RG---------------------------------------------------(3)

VP=VN=RG*(VOUT+)/(RG+RF)---------------------------(4)------电阻分压

结合(1)~(4)可以得到：

I={VIN-(1/2)(RG/(RG+RF))*VIN-RG*VOCM/(RG+RF)}/RG-------(5)

令输入信号V产生了ΔV的变化，则有：

ΔI=(ΔVIN-(1/2)(RG/(RG+RF))*ΔVIN)/RG---------------------------(6)

由式(6)可以得到，电路的输入电阻RIN可以表示为：

RIN=ΔVIN/ΔI=RG/(1-RG/2(RG+RF))-------------------------------(7)

带入RF=RF=1KΩ，可以得到:

RIN=1.333KΩ。

全差分放大电路输入阻抗：

电路的有效输入阻抗(在+DIN和–DIN端)取决于放大器是由单端信号源驱动，还是由差分信号源驱动。对于平衡差分输入信号，两个输入端(+DIN和–DIN)之间的输入阻抗(RIN,dm)为：

若为单端输入信号(例如，若?DI N接地，输入信号接入+DIN)，输入阻抗则为：

该电路的输入阻抗高于作为反相器连接的常规运算放大器，因为一小部分差分输出电压在输入端表现为共模信号，从而部分增加了输入电阻RG两端的电压。

作者：杭州卿萃科技ALIFPGA

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