6个公式搞懂全差分放大器如何工作

全差分放大器和运算放大器相似，但不完全相同。在推导全差分放大器传递公式时，必须考虑输入电压和两个输出电压。可以使用图1中的全差分放大器电路来推导传递公式。公式1是放大器公式，其中a是放大器增益，公式2和3是放大器输入节点公式。

图1：如果一个输入接地，该电路将单端信号转换为差分信号。

将公式2和3代入公式1，合并各项，假设R1 = R3、R2 = R4，得到公式4：

当a远远大于（R1 + R2）时，公式4简化为公式5：

若同时使用两个输入，该电路就充当差分输入/差分输出放大器。若使用两个输入中的任何一个（另一个输入接地），该电路就是充当单端输入/差分输出放大器。 公式5说明了单端至差分信号转换的简便性：只需连接四个电阻，即可通过调节R2/R1电阻比来获得信号增益。有了全差分放大器，就不需要用两个或三个运放组合来实现单端至差分输出的转换器了。与运算放大器配置相比，它还有其它优点：速度更快，成本更低，所需空间更小，功耗更低。

利用公式6可以计算共模输出电压VOCM：

注意，当R1和R2匹配时，共模输出电压变为零。最好用匹配电阻实现全差分放大器，以消除共模电压。薄膜电阻器是低价位匹配电阻器的最佳选择。随着全差分放大器的普及，越来越容易得到具有不同增益配置的低成本匹配膜电阻器组。

（原文刊登于ASPENCORE旗下EDN网站，参考链接：Developing equations for fully differential amplifiers，由Jenny Liao编译。）

责编：Yvonne Geng