差分信号适用于要求高信噪比、高抗噪性和低二次谐波失真的电路，如高性能ADC驱动和高保真音频信号处理等。《模拟对话》发表了一篇相关文章3354“多功能、低功耗、精密单端差分转换器”1，其中介绍了一种经过大幅改进的单端转差分通道，具有高输入阻抗、2 nA最大输入偏置电流、60 V最大失调(RTI)和0.7V/c最大失调漂移，性能改进是通过在反馈环路中级联差分增益为1的OP1177和AD8476实现的。 　　

　　图1. 改进的单端转差分电路 　　

　　然而，许多应用需要更大的输出动态范围，例如温度和压力传感器的信号调理。如果共模也可以调整，则该电路可以非常方便地与许多ADC接口，其基准电压决定满量程范围。 　　

　　图2. 具有改进动态范围的单端转差分电路 　　

　　将环路内部差分放大器的增益配置为大于1的值，可以改善电路的输出动态范围(图2)。通过输出以下公式进行计算： 　　

　　其中RG保持开路，电路的总增益为2。A1 (OP1177)的输出通过以下公式计算： 　　

　　注意：VREF始终添加到OP1177的输出端，这将限制其输出裕量。在大多数应用中，VREF(输出共模)设置在电源的中点，以提供最大的输出动态范围。内部环路增益大于1的差分放大器，如2中的ADA4940(增益为2)，可以将A1的输出电压和差分增益降低2倍，从而有助于避免图2中A1的输出饱和。使用5 V电源时，OP1177的典型输出摆幅为4.1 V，因此当VREF设置为0时，图2所示电路的差分输出电压摆幅约为8 V，将A2增益设置为3可以进一步提高输出动态范围，实现电路的最大输出摆幅。ADA4950是另一款放大器，增益为1、2和3，也适合用作A2。 　　

　　可调输出共模 　　

　　可以修改电路，使输出共模可调，并且与输入信号的共模无关。这可以为单电源应用带来极大的灵活性和便利，在这种应用中，输入接地，需要转换为高共模差分信号，以便与ADC接口。 　　

　　这是通过在输入端增加两个电阻R1和R2实现的，R2连接到VOCM。如有必要，可以使用输入放大器A1的双通道版本OP2177，第二个放大器可以用作极低输入偏置电流的输入缓冲器。 　　

　　图3(a) 改进的单端差分转换器，具有可调共模。 　　

　　图3(b) 输入和输出图，红线为VOP，黄线为VON，蓝线为输入。共模为0V。 　　

　　图3(c) 输入和输出图，红线为VOP，黄线为VON，蓝线为输入。共模为2.5 V。 　　

　　在图1所示的电路中，输入基于VREF。请参考图3所示的电路。输入接地，直接采集，然后转换成差分输出。现在可以调整VOCM来抵消共模输出，而输入仍以地为参考。VOCM可以设置为基准电压源的一半或转换器的中间电平。VOCM基本上类似于VIN，用作另一个输入。所选电阻值应满足以下公式： 　　

　　通过叠加，当VIN为0时，输出值与VOCM相同。因为VOCM是设置输出共模的值，所以差分输出为0。如果R1=RG，R2=RF，则输出电压由下式给出： 　　

　　和带宽稳定性。 　　

　　两个放大器构成一个复合差分输出运算放大器，具有伺服环路配置。OP1177/OP2177的开环增益与ADA4940的差分增益相结合，可获得电路的总开环增益，该增益决定了电路的总带宽。其极点的组合增加了环路的相移。当A2使用较高增益时，其带宽会降低，可能会影响整个电路的稳定性。电路设计人员应检查电路的整体频率响应，并评估是否需要补偿。为确保反馈系统的稳定性，经验法则是，随频率变化的组合开环增益必须以20 dB/十倍频程的滚降速率跨越单位增益。这在最小增益(2倍增益)的应用中更为重要，因为环路增益最大，相位裕量最差。增加总增益，从而降低带宽并增加反馈环路的相位裕量，也可以提高稳定性。由于环路增益降低，它会在较低频率下与单位增益相交。环路增益通过下式计算： 　　

　　010-6 　　

　　反馈系数中有1/2，因为输出是差分的，反馈只从其中一个差分输出获得。ADA4940在2倍增益下的带宽为50 MHz，而OP1177的单位增益带宽约为4 MHz。受OP1177和闭环增益的限制，图3所示电路在带宽约为1 MHz时可以稳定工作。正如上一篇文章所指出的，当使用差分放大器无法满足稳定性条件时，可以使用限带电容，如图3(a)所示。该电容与反馈环路中的RF形成一个积分器，将整个电路的带宽限制为： 　　

　　可以适当选择电容和反馈电阻，使总带宽受上式限制。