模电专题-全差分运放

本篇主讲理论。

先给个图看下是啥样的（型号THS4130IDGN）

 可以看到，该运放有正负两个反馈。首先需要申明的是：全差动运算放大器仍然满足虚短虚断的特性。

从上图中可以看到，运放的正输入端有一个Vin信号，负输入端没有接输入信号；这是一种典型的将单端输入型号转化成差分信号的连接方式。

具体的分析我直接上杨老师的内容：

好了，以上就是差动放大器的入门知识点。想要掌握差放，上面的所有公式推导最好自己都能做一遍。

接下来重点来分析一下上面的一些内容。说说我感觉比较重要的内容。

1.Vocm是一个类似于输入的参考电压，从最后的波形图中可以看出，Vocm其实就是这里的m ，也就是Uout+和Uout-关于这个m对称。说白了就是一个偏移量。上图可以理解为，运放的原始输入信号Us其实是一个关于X轴对称（其实不能说对称，只是上下半波幅值相等）的正弦波，当给定的Vcom引脚电压为m时，输出波形就如上图3-4（a）所示。这个偏移量的值正常来说，至少我们实际工程中使用的都是0，也就是说最后输出的两个波形仍然是关于X轴对称的。

2.Uout+ Uout- Uoutd这三个参数。首先前面两个参数，是运放的两个输出端各自对地的波形，这两个波形是相位相差180°的。尤其需要注意上式（3-7），就是两个输出端在任意时刻的平均值都是等于Vocm的，这也就说明了他们相位差180°的问题。看下下面的三张图，对应的波形理解一下。下图是基于Vcom为0的情况，且输入Us是一个在X轴上方的0~1024的正弦波。

3.关于Uoutd这个参数，它是Uout+和Uout-的作差值。这是一个非常关键的点，从上图可以看出，如果差放有一个输入端有信号输入，那么Uoutd的输出会跟随Us的输入（这里说的跟随是相位），对幅值进行放大。

好了，上面的分析基本可以告一段落，我们接着深入一点分析。

第二部分

如果说输入信号Us是完全在X轴上方的正弦波，最后输出的Uoutd需要一个关于X轴对称的正弦波。这个情况的应用场景也是很多（首先Us一般会是从DAC输出来的波形，而DAC正常输出的都是正值，直接的影响是Us不会出现负值，那么Us将会是一个0~1024之间振荡的正弦波。如果你需要一个关于X轴对称的正弦波，那么使用差放将是一个很不错的选择），这种情况需要怎么实现呢？

第一部分的分析我们是加了一个输入信号，第二部分我们需要增加两个输入信号。

 

这个推导和第一部分的完全一样，只是结果是由u1和u2两个输入信号决定的。此时的uout+和uout-是关于两个输入信号作差的结果。如果这两个输入信号只是在相位上相差180°，那么它俩相减之后的结果 将会是一个关于X轴对称的波形。仍然以正弦波为例，假设u1输入的是0~1024的正弦波，u2是和u1相位相差180°的正弦波，则它们的相关波形图如下：

 这就是差分运放的使用，对于两个有180°相位差的输入信号，一般有两路输出的DAC都会产生这样的效果。