导言
最近在低压硅锗和 BiCMOS 工艺技术领域的前进现已答应规划和出产速度十分高的放大器了。由于这些工艺技术是低压的，所以大多数放大器的规划都纳入了差分输入和输出，以康复并最大极限地进步总的输出信号摆幅。由于许多低压运用是单端的，那么问题就呈现了，“我怎样才能在一个单端运用中运用差分 I/O 放大器？”以及“这么运用或许发生什么成果？”本文讨论一些实践发生的成果，并展现一些详细和运用 3GHz 增益-带宽差分 I/O 放大器 LTC6406 的单端运用。
布景
惯例运算放大器有两个差分输入和一个输出。尽管增益的标称值是无穷大的，可是可经过从输出到负“反相”输入的反应来坚持对增益的操控。输出不会到达无穷大，可是差分输入能够坚持为零（好像除以无穷大相同）。惯例运算放大器运用的实用性、品种和长处现已有很丰厚的记录了，但好像依然不能尽头。全差分运算放大器一向研讨得不行完全。
图 1 显现了一个具有 4 个反应电阻器的差分运算放大器。在这种情况下，差分增益的标称值依然是无穷大，输入经过反应衔接到一同，可是这不足以决议输出电压。理由是共模输出电压能够是恣意值，却依然能导致为“零”的差分输入电压，由于反应是对称的。因而，就任何全差分 I/O 放大器而言，一直存在另一个决议输出共模电压的操控电压。这便是 VOCM 引脚的意图，也解说了为什么全差分放大器器材至少有 5 个引脚（不包含电源引脚）而不是 4 个引脚。差分增益的等式为 VOUT（DM） = VIN（DM） • R2/R1。共模输出电压从内部强制等于加到 VOCM 上的电压。一个终究的定论是，不再存在单个反相输入：两个输入都是反相和非反相的，视所考虑的是哪一个输出而定。为便利电路剖析，依照惯例办法以“+”和“-”来符号两个输入，而一个输出带有圆点符号，标明它是“+”输入的反相输出。
任何了解惯例运算放大器的人都知道，非反相运用在非反相输入端有固有的高输入阻抗，挨近 GΩ 乃至 TΩ。可是在图 1 所示的全差分运算放大器这种情况下，存在到两个输入的反应，因而不存在高阻抗节点。这个困难能够很走运地克服掉。
全差分运算放大器简略的单端衔接
图 2 显现了衔接成单端运算放大器的 LTC6406。仅有一个输出被反应回去，并且仅有一个输入接纳反应。其他输入现在是高阻抗的。
图 2：反应仅是单端的。这个电路是安稳的，具有一个惯例运放那样的高阻抗输入。闭环输出 （在这种情况下是 VOUT+ ） 是低噪声的。从闭环输出端能很好地得到单端输出，然后供给了 1.2GHz 的 3dB 带宽。开环输出 （VOUT–） 相对于 VOCM 具有 2 倍的噪声增益，可是直到约 300MHz 都体现杰出，高于这个频率今后，会有显着的通带纹波。
LTC6406 在这个电路中作业得很好，并且依然能供给一个差分输出。但是，一个简略的实验提醒出了这种装备的缺陷之一。想象一切的输入和输出都为 1.2V，包含 VOCM。现在再想象，驱动 VOCM 引脚，使其额定增高 0.1V。或许有改变的专一输出是 VOUT –，由于 VOUT + 有必要坚持等于 VIN，因而为了将共模输出升高 100mV，放大器不得不将 VOUT – 输出一共进步 200mV。这便是由 100mV VOCM 漂移引起的 200mV 差分输出漂移。这说明了以下现实：全差分放大器的单端反应从 VOCM 引脚到“开路”输出引入了 2 倍的噪声增益。为了防止这种噪声，仅仅不运用这个输出就能够了，然后发生一个完全的单端运用。或许，能够承受细微的噪声处分，并运用两个输出。
单端跨阻抗放大器
图 3 显现，LTC6406 衔接成为具 20kΩ 跨阻抗增益的单端跨阻抗放大器。BF862 JFET 缓冲 LTC6406 的输入，然后极大地减轻了其双极型输入晶体管电流噪声的影响。JFET 的 VGS 作为失调来考虑，但它的典型值为 0.6V，因而该电路在 3V 单电源时依然能很好地作业，并且该失调能够用 10k 电位器去掉。时域呼应如图 4 所示。在 20MHz 带宽上的总输出噪声在 VOUT + 端为 0.8mVRMS，而在 VOUT – 端为 1.1mVRMS。以差分方法核算，跨阻抗增益为 40kΩ。
图 3：跨阻抗放大器。超低噪声 JFET 缓冲双极型 LTC6406 输入的电流噪声，在没有任何头绪的情况下试着微调电位器，以取得 0V 差分输出。
定论
LTC6406 等新的全差分运算放大器系列供给了史无前例的带宽。走运的是，这些运算放大器还能够在单端运用及 100% 反应运用中很好地作业。
