高速ADC用差分驱动器

系列也非常适用于平衡差分线路驱动，如图4所示，其中AD8132驱动一根100 双绞线。AD8132配置成一个增益为2的驱动器，说明来源和负载端接电缆所引起的2倍损耗。在此配置下，AD8132的带宽约为160 MHz.

图4:高速差分线路驱动器、线路接收器应用

　　该线路接收器为一个AD8130差分接收器，具有一种称为"有源反馈"的独创架构，可在10MHz时实现约70 dB的共模抑制。对于增益1,AD8130的3dB带宽约为270 MHz.

　　AD8130利用两个相同的跨导（gm）级，其输出电流在高阻抗节点处加总，然后缓冲至输出端。两个gm级的输出电流必须相等，符号相反，因此各自输入电压也必须相等，符号相反。

　　差分输入信号接入其中一级（G_M1），而负反馈则如同常规运算放大器接入至另一级（G_M2）。

　　增益等于1 + R2/R1.G_M1级因此为端接双绞线提供一个真正平衡的输入，以获得最佳的共模抑制。

　　一系列三路驱动器用于在5类电缆上驱动RGB,例如AD8133、AD8134、AD8146、AD8147、 AD8148.

　　也可提供相应的三路接收器，包括AD8143和AD8145.AD8123（三路）和AD8128（单路）接收器也包括可调节线路均衡。

　　差分驱动器基础知识

　　目前许多高性能ADC设计均采用差分输入。全差分ADC设计具有共模抑制性能出色、二阶失真产物较少、直流调整算法简单的优点。尽管可以单端驱动，但全差分驱动器通常可以优化整体性能。

　　差分设计固有的低二阶失真产物如下所示。失真产物可以通过将电路传递函数表达为幂级数来建立模型。

　　进行输出一般扩展并假设放大器匹配，我们得到：

　　采用差分输出：

　　其中k1、k2和k3为常数。

　　二次项引起二阶谐波失真，三次项引起三阶谐波失真，如此等等。在一个全差分放大器中，奇数阶项保留极性，而偶数阶项则始终为正。当采取差分时，偶数阶项如等式3所示消除。三阶项不受影响。

　　差分输入ADC的一种最常用驱动方法是使用变压器。不过，因为频率响应必须延伸至直流，许多应用无法使用变压器来驱动。这类情况就需要使用差分驱动器。在ADC前面需要明显信号增益的情况下，差分放大器提供一种不错的解决方案。尽管提供"无噪声"电压增益，但匝数比大于2的变压器一般为带宽和失真问题所困扰，在中频时尤为明显。

　　图1所示为驱动ADC而优化的AD813x和ADA493x系列全差分放大器框图。图1A显示内部电路细节，而图1B显示等效电路。增益由外部电阻R_F和R_G设定，共模电压由V_OCM引脚上的电压设定。内部共模反馈强制V_OUT+和V_OUT–输出保持平衡，即在两个输出端的信号根据等式幅值始终相等，但相位相差180°。

图1:AD813x、AD493x差分ADC驱动器功能框图及等效电路。

　　AD813x和ADA493x用两个反馈环路，来分开控制差分输出电压和共模输出电压。外部电阻设定的差分反馈只控制差分输出电压。共模反馈控制共模输出电压。这种架构方便在电平转换应用中任意设定输出共模电平。内部共模反馈强制其等于V_OCM输入上施加的电压，而不影响差分输出电压。其结果是近乎完美的平衡差分输出，在宽广的频率范围内其幅度完全相同，相位相差180°。该电路可配合差分或单端输入使用，且电压增益等于R_F与R_G之比。

　　该电路可使用图2中所归纳的假设和程序来分析。如同运算放大器电路直流分析的情况，我们可以先假设流入反相和同相输入的电流为零（即输入阻抗相对反馈电阻值较高）。第二个假设为反馈强制同相和反相输入电压相等。第三个假设为输出电压相位相差180°并在VOCM两侧对称。

图2:差分放大器电平分析

　　即使外部反馈网络（R_F/R_G）不匹配，内部共模反馈环路仍将强制输出保持平衡。每个输出端的信号幅度保持相等，相位相差180°。输入到输出的差模增益变化与反馈的不匹配成比例，但输出平衡不受影响。外部电阻的比例匹配误差会导致电路抑制输入共模信号的能力降低，非常类似于使用常规运算放大器制成的四电阻差动放大器。

　　而且，如果输入和输出共模电压的直流电平不同，匹配误差会导致一个细小的差模输出失调电压。对于G = 1,具有一个地基准输入信号且针对2.5 V设定输出共模电平的情况，如果使用1%容差电阻，则可产生高达25 mV的输出失调（1%共模电平差）。由于2.5 V电平转换，1%容差的电阻将导致一个约40 dB的输入CMR（最差情况）、25 mV的差模输出失调（最差情况），不会对输出平衡误差造成明显恶化。

　　如图2所示电路的有效输入阻抗（在V _IN+和V _IN–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（V _IN+和V _IN– ）之间的输入阻抗（R _IN,dm ）为：