圖1顯示了簡單的單端轉差分轉換器，它使用AD8476精密低功耗完全差分放大器(diff-amp)，帶有集成精密電阻。差分放大器內部配置的差分增益為1，因此電路的傳遞函數為：

 

 

輸出共模電壓(V_OP + V_ON)/2由V_OCM 引腳上的電壓設置。如果允許V_OCM引腳浮空，則由於形成電源的電阻分壓器的內部1 MΩ電阻
，輸出共模電壓將會浮動至電源電壓中間值。電容C1會濾除1 MΩ電阻的噪聲，以降低輸出共模噪聲。由於AD8476的內部激光調整增益設置電阻，因而電路的增益誤差最大值僅為0.04%。

 

 

圖1. 簡單的單端轉差分轉換器。

 

對於很多應用
，圖1中的電路已足以用於執行單端轉差分的轉換。對於需要更高性能的應用，圖2顯示的單端轉差分轉換器具有很高輸入阻抗，最大輸入偏置電流為2 nA，最大失調(RTI)為60 µV，最大失調漂移為0.7 µV/°C。該電路通過將OP1177精密運算放大器(op amp)與AD8476級聯
，並將AD8476dezhengshuchudianyafankuizhiyunsuanfangdaqidefanxiangshuruduan，dadaozhezhongjibiedexingneng。zhezhongfankuifangshishideyunsuanfangdaqinenggouquedingpeizhidejingduhezaoshengxingneng
，yinweitajiangfankuihuanluneidechafenfangdaqiyuqianmiandeyunsuanfangdaqidedakaihuanzengyixianglian。yinci

，dangyishuruweijizhunshi，zhezhongdazengyikeyijianshaoAD8476的誤差，包括噪聲
、失真、失調和失調偏移。

 

圖2. 改進的單端轉差分轉換器。

 

圖2中的電路可以用以下公式表示：

 

 

聯立(1)和(3)：

 

 

公式3展示了有關電路的兩個重要特性：首先

，電路的單端轉差分增益為2。第二，V_REF節點作為輸入信號的基準
，因此它可用於消除輸入信號中的偏置。例如，如果輸入信號具有1 V的偏置
，則將1 V施加於REF節點可以消除偏置。

 

如果目標應用需要大於2的增益
，則可以修改圖2中的電路
，如圖3所示。在這種情況下，電路的單端轉差分增益取決於外部電阻R_F和R_G如下所示：

 

   (5)

 

和

 

    (6)

 

圖3. 改進的單端轉差分轉換器，具有電阻可編程增益。

 

與圖2中(zhong)的(de)電(dian)路(lu)相(xiang)似(si)，這(zhe)種(zhong)經(jing)過(guo)改(gai)進(jin)的(de)單(dan)端(duan)轉(zhuan)差(cha)分(fen)轉(zhuan)換(huan)器(qi)可(ke)將(jiang)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)放(fang)置(zhi)在(zai)運(yun)算(suan)放(fang)大(da)器(qi)的(de)反(fan)饋(kui)環(huan)路(lu)內(nei)部(bu)，從(cong)而(er)抑(yi)製(zhi)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)的(de)誤(wu)差(cha)。與(yu)任(ren)何(he)反(fan)饋(kui)連(lian)接(jie)相(xiang)同(tong)，我(wo)們(men)必(bi)須(xu)小(xiao)心(xin)地(di)確(que)保(bao)係(xi)統(tong)是(shi)穩(wen)定(ding)的(de)。請(qing)參(can)考(kao)圖(tu)2，OP1177和AD8476的級聯形成了複合差分輸出運算放大器

，頻率範圍的開環增益是運算放大器的開環增益和差分放大器的閉環增益的乘積。因此，AD8476的閉環帶寬為OP1177的開環增益添加了一個極點。為確保穩定性，差分放大器的帶寬應高於運算放大器的單位增益頻率。在圖3所示的電路中，這一要求有所放寬，因為電阻反饋網絡有效地將OP1177的單位增益頻率降低了R_G/(R_G + R_F)倍。由於D8476具有5 MHz的帶寬，OP1177具有1 MHz的單位增益頻率，因此所示的電路不會出現穩定性問題。圖4顯示了圖2中的電路的輸入和輸出信號的示波圖
，由以地為基準的10 Hz、1 V p-p正弦波驅動。為簡明起見，V_REF節點接地。

 

圖4. 由以地為基準的10 Hz、1 V p-p正弦波驅動時，圖2中電路的輸入和輸出信號。

 

如果使用的運算放大器的單位增益頻率遠大於差分放大器的帶寬，則可插入帶寬限製電容C_F，如圖3所示。電容C_F和反饋電阻R_F構成積分器

，因而整個電路的帶寬按以下方式計算：

 

   (7)

 

帶寬公式中的½是(shi)因(yin)為(wei)反(fan)饋(kui)是(shi)單(dan)端(duan)的(de)

，而(er)不(bu)是(shi)差(cha)分(fen)的(de)，這(zhe)樣(yang)會(hui)將(jiang)反(fan)饋(kui)和(he)帶(dai)寬(kuan)減(jian)少(shao)一(yi)半(ban)。如(ru)果(guo)減(jian)少(shao)的(de)帶(dai)寬(kuan)低(di)於(yu)差(cha)分(fen)放(fang)大(da)器(qi)的(de)閉(bi)環(huan)帶(dai)寬(kuan)
，則(ze)電(dian)路(lu)將(jiang)會(hui)非(fei)常(chang)穩(wen)定(ding)。這(zhe)種(zhong)帶(dai)寬(kuan)限(xian)製(zhi)技(ji)術(shu)也(ye)可(ke)在(zai)增(zeng)益(yi)為(wei)2的情況下使用，讓R_G保持開路。