ADC驱动器的理想之选：全差分运放SC7516，具有低噪声、高带宽、高压摆率以及输出轨至轨的特点

时间： 2024-09-30 来源：芯炽科技公众号

技术问答

芯炽科技的SC7516 全差分运放，具有低噪声、高带宽、高压摆率以及输出轨至轨的特点，主要应用于ADC驱动器，单端/差分转换，中频和基带增益模块、差分缓冲器以及线路驱动器等场合。

SC7516全差分运放还具有输出共模可调、全差分互补输出等特点。相对于一般的通用运放来说，全差分运放结构主要有以下三个优点：

1. 抑制共模干扰

2. 抑制偶次谐波，提供更好的线性度

3. 增加了动态范围

如今的许多系统均采用了精密差分输入ADC，因为它们可以提供更出色的共模噪声抑制以及更高的SNR，但由于传感器或射频端的输出信号大部分都是单端信号，为了驱动差分输入ADC，输入前端都会设计单端转差分电路。常见的单端转差分电路有以下几种：

抽头变压器或巴伦单端转差分

抽头变压器或巴伦均为无源器件，它们的本质都是通过电感线圈的相互耦合来进行信号的转换，这种结构决定了它们本身会在信号转换过程中产生一定的损耗。而且它们也并不适用于低频信号，因为在低频时巴伦的耦合特性也会相对减弱，这样会导致转换输出的信号失真较为严重。大多数抽头变压器或巴伦在频率低于1MHz时性能会急剧变差。

需要注意无论是抽头变压器还是巴伦均是采用AC耦合的方式，它们都会滤掉相应的直流即DC分量，这对于关注信号直流参数的应用是无法使用的。而且由于抽头变压器或巴伦均无法提供驱动能力，因此后端的输入阻抗可能会影响信号的最终幅度。

全差分运放单端转差分

全差分运放是一种有源电路，它的特点就是全对称匹配，即正负两侧输入阻抗完全一致（阻抗包括源阻抗），反馈的电阻配置也完全一致。这样无论设置为多大的增益，两边都是各自承担一半，实现全差分输出。全差分运放的结构原理决定了其可以进行DC耦合的方式，保留信号的直流分量且转化为差分信号给到ADC进行采样。因此，对于激光等脉冲信号调制应用，全差分运放相对于抽头变压器或巴伦更具优势。

以SC7516 + SC2245为例：

已知ADC SC2245的供电电压范围2.7V~3.4V，V_ref=1V，输入的最大动态范围为2V_pp。假设输入源是±200mV的信号，使用SC7516，共模输出引脚V_ocm等于ADC的参考电压V_ref=1V，G_ain=5，使得输出端的同相和反相都有0.5~1.5V输出，此时差分电压范围为2V_pp，从而满足SC2245的输入电压要求。

但是如果使用两颗通用运放来实现差分输出，需要输出端各自有V_shift=1V的偏置电压，假设±200mV的输入信号，G_ain=2.5，得到±500mV输出。因为同相增益G_ain=1+R_f/R_g=3.5，这就需要在第一级运放的同相输入端产生1/3.5=285.7mV的电压。如下所示，可以看到结果和SC7516是一致的，但是设计上不如直接使用一颗全差分运放方便。

除此之外，SC7516还具有高压高带宽的特性：供电电压能达到双电源±5V，单电源10V，输出电压的摆幅接近电源轨为9.7V_PP，-3dB带宽为315MHz。因此除了和SC2245搭配使用，它还可以在较高频率条件下驱动其他10位至16位转换器。SC7516高带宽的特性使它在很宽的频率范围内保持高平坦度，因此也适合用作中频及基带信号链中的增益模块；而共模反馈环路强制输出共模电压中的信号分量归零，使其得到近乎完美的差分输出：幅度完全相等，相位相差180°，可以说SC7516是ADC驱动器的理想之选。

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