现在，世界上大多数的高速模数转换器 (ADC)都具有差分输入。这些ADC被广泛的运用于多种终端的运用傍边，但不只是局限于通讯无线基础设施和回传，以及测验与丈量示波器和频谱剖析仪。为了支撑这一输入架构，工程师有必要规划与ADC进行差分对接的信号链。
为了取得最佳功能，用户有必要在信号链上挑选一个balun(平衡不平衡变换器)，虽然这可能会导致某些运用中的耦合问题。可是，耦合问题并不是总是发生，特别是在某些需求DC重量的测验和丈量运用中更是如此。全差分放大器 (FDA)是一种多用途的东西，它能够代替balun(或与它一起运用)的一起，而且供给多种长处。与传统的运用单端输出的放大器比较，电路规划人员在运用由FDA完成的全差分信号处理频谱剖析仪时，能够添加电路对外部噪声的抗扰度，然后将动态规模加倍，而且削减偶次谐波。
在这篇文章中，咱们会回忆一下全差分放大器(FDA)的根本知识，FDA的重要技能标准，以及这些技能标准的意义，而且谈一谈怎么运用一个balun类型的FDA，然后完成信号链与额定功能的对接。
FDA是什么?
幻想一下，假如你不运用高档器材——FDA集成电路来驱动差分ADC。除了balun，一个解决方案就需求经过两个运算放大器来供给差分信号，其间一个运算放大器供给正(VIN+)输入信号，别的一个供给负(VIN-)输入信号。假如想要在运算放大器 (op amp)外部树立恰当增益，你将一共需求运用8个电阻器，这规划起来将会十分复杂。现在，工程师只需求一半数量的电阻器和一个IC，就能够运用一个FDA来供给ADC的单端至差分接口和一个差分至差分接口。一起，这个IC无需balun便能够使得DC重量导通，这一点不同于供给DC阻隔的balun。这个的要害点是在许多运用中需DC和低频的超卓的频率响应。
那么，FDA究竟是什么呢?根本上来说，FDA是具有两个放大器的器材。主差分放大器(从VIN至VOUT)由多个反应途径和Vocm差错放大器组成，而Vocm差错放大器更多情况下被称为共模输出放大器。
咱们先来评论一下Vocm差错放大器。Vocm放大器在内部采样差分电压(VOUT+和VOUT–)，而且将这个电压与施加到VOCM引脚上的电压比较较。经过一个内部反应环路，Vocm放大器将Vocm差错放大器的“差错”电压(输入引脚间的电压)驱动为0，这样的话，VOUT_cm(图1)= Vocm。假如VOCM引脚坚持在悬空的状况时，一般由一个内部分压器将偏置点的缺省值设定为VCC/2(电源间的中心方位)。(VOCM)引脚上的Vocm设置会影响到整体输出摆幅(稍后评论)。这些特性不同于具有单端输出的传统运算放大器。在传统运算放大器中，输出共模电压和单端输出实际上是会影响到运算放大器的动态规模的同一信号。
除了Vocm差错放大器，FDA中的主差分放大器具有VOUT+和VOUT—输出和多条反应途径。在剖析这个放大器时，最好将它幻想成为包括两条反向的反应途径。一条途径是一个反向输入到非反向输出，别的一条途径对错反向输入到一个反向输出(图1)。为了使FDA正常运转，两条途径都有必要封闭。而且，为了坚持平衡，反应途径也最好坚持持平。关于这两个途径的剖析对错常复杂的。为了有助于介绍FDA的根本知识和它们在辅助规划中所发挥的效果，本文中关于它们的剖析相对简略。想要了解根本FDA输入和输出电压界说，请见图1。
图1：全差分放大器的典型图
图2：根本FDA增益装备，差分输入至差分输出
在图2中，咱们现已将外部电阻器添加到根本的FDA图中，用来设定增益。正是因为如此，关于内部差分放大器的剖析开端变得复杂了。出于简化的意图，咱们将β1和β2指定为反应项。
经过这两个方程式，咱们来看一看由反应、VIN+、VIN–和Vocm组成的VOUT(diff) 方程式。
方程式 (3) 显现的是，在反应项不持平的情况下，差分输出电压取决于Vocm。从这点咱们能够看出，反应项应该持平，或许尽可能地挨近，这一点很重要，这是因为Vocm项会发生偏移和噪声。反应项应该等于方程式，这个方程式可简化为：
FDA的长处
本章结合了FDA的基础知识来评论FDA的长处。因为差分架构的固有特点，FDA还能够协助提高体系的动态规模。当信号在穿过印刷电路板(PCB)、电缆和接线，以及经过信号与接地途径时，体系噪声会累加，而且会影响到动态规模。
FDA的抗噪性是差分结构的内涵特点。它能够在输入上按捺耦合噪声。一般表现为典型运算放大器内的共模电压的电源和输出。依据方程式 (4)，在FDA中完成了平衡，Vocm被消除了，或许是数值太低，无法供给这个优势。因为因为每个部件都有不同的基准点，因而单端组件不能按捺接地噪声。虽然将很多的规划作业被用来将高频接地电流接地，可是，在差分信令提高功能的当地仍是会呈现问题。在一个典型运算放大器中累积的噪声会下降信噪比(SNR)功能，然后影响体系规划。
除了FDA的共模按捺特点所带来的更大抗扰度，输出之间的相位差使得输出电压摆幅是具有相同电压摆幅的单端输出的两倍(6dB)(图3)。这种情况下，用相同的电源添加了放大器的净空，而且针对相同的信号摆幅，答应运用功率更低的电源，然后使耗散下降。
图3. FDA内的动态规模添加
FDA和差分信号链的长处在于从根本上消除了偶次谐波。运用幂级数打开，指定一个正弦波输入，而且疏忽DC重量，图5显现的是放大器等(FDA)非线性差分器材内的二阶谐波消除。虽然在抱负器材中无法完成彻底消除，可是这些产品中所选用的平衡规划(在差错规模内)需求优于单端装备(图4)。
图4. 单端放大器装备
图5. 全差分放大器装备
FDA的别的一个优势便是供给超卓输出均衡的才能，而这一点关于差分ADC的驱动很要害。进入ADC中的信号相位和起伏重量抱负匹配，然后完成最佳功能。当起伏和相位其间的一个不均衡，或许二者均不平衡时，会在输出上呈现共模重量，然后使SNR的功能下降。为了完成相位平衡，一个抱负FDA能够在VOUT+ and VOUT-信号之间供给180°的相位差。因为内部共模反应电路强制输出共模电压与Vocm上施加的共模电压持平，平衡差错被降到最低。请见显现功能的方程式 (5)，其间给出了平衡差错的计算方法：
