高性能模拟前端中的运算放大器设计
运算放大器基本电路大全!
运算放大器基本电路大全!引言我们经常看到很多非常经典的运算放大器应用图集，但是这些应用都建立在双电源的基础上，很多时候，电路的设计者必须用单电源供电，但是他们不知道该如何将双电源的电路转换成单电源电路。
在设计单电源电路时需要比双电源电路更加小心，设计者必须要完全理解这篇文章中所述的内容。
1．1 电源供电和单电源供电所有的运算放大器都有两个电源引脚，一般在资料中，它们的标识是VCC＋和VCC－，但是有些时候它们的标识是VCC＋和GND。
这是因为有些数据手册的作者企图将这种标识的差异作为单电源运放和双电源运放的区别。
但是，这并不是说他们就一定要那样使用――他们可能可以工作在其他的电压下。
在运放不是按默认电压供电的时候，需要参考运放的数据手册，特别是绝对最大供电电压和电压摆动说明。
绝大多数的模拟电路设计者都知道怎么在双电源电压的条件下使用运算放大器，比如图一左边的那个电路，一个双电源是由一个正电源和一个相等电压的负电源组成。
一般是正负15V，正负12V和正负5V也是经常使用的。
输入电压和输出电压都是参考地给出的，还包括正负电压的摆动幅度极限Vom以及最大输出摆幅。
单电源供电的电路(图一中右)运放的电源脚连接到正电源和地。
正电源引脚接到VCC＋，地或者VCC－引脚连接到GND。
将正电压分成一半后的电压作为虚地接到运放的输入引脚上，这时运放的输出电压也是该虚地电压，运放的输出电压以虚地为中心，摆幅在Vom 之内。
有一些新的运放有两个不同的最高输出电压和最低输出电压。
这种运放的数据手册中会特别分别指明Voh 和Vol 。
需要特别注意的是有不少的设计者会很随意的用虚地来参考输入电压和输出电压，但在大部分应用中，输入和输出是参考电源地的，所以设计者必须在输入和输出的地方加入隔直电容，用来隔离虚地和地之间的直流电压。
(参见1.3节)通常单电源供电的电压一般是5V，这时运放的输出电压摆幅会更低。
另外现在运放的供电电压也可以是3V 也或者会更低。
可变增益放大器电路设计
可变增益放大器电路设计可变增益放大器电路设计设计可变增益放大器电路的步骤如下：1. 确定需求：首先确定所需的增益范围和输入信号的类型。
根据应用需求决定电路的放大倍数。
2. 选择放大器芯片：根据需求选择适合的放大器芯片。
考虑芯片的输入和输出特性，以及供电电压和功耗等因素。
3. 设计反馈网络：放大器通常采用反馈网络来控制增益。
根据所选芯片的规格书，设计反馈网络的参数，包括电阻和电容等元件的数值。
4. 确定电源供电：根据芯片的供电要求，选择合适的电源电压和电流。
确保电源稳定可靠，能够满足放大器的工作需求。
5. 进行仿真和优化：使用电路仿真软件，仿真整个电路的性能。
根据仿真结果进行优化，调整电路参数以改善性能，如增益平坦度、频率响应等。
6. 绘制电路图：根据电路设计，使用电路设计软件绘制出完整的电路图。
确保电路图的正确性和可读性。
7. 原理图布局：将电路图中的元件进行布局，包括安放芯片、电容、电感、电阻等元件。
合理布局可以减小信号干扰和噪音，提高电路性能。
8. 选择元器件：根据电路设计，选择适合的电容、电阻、电感等元件。
考虑元件的品质、价格和供货情况等因素。
9. 组装和调试：将所选元件安装到电路板上，进行电路的组装。
然后进行电路的初步调试，检查电路的工作状态和性能。
10. 最终测试：完成电路的组装和调试后，进行最终测试。
测试电路的增益范围、频率响应、失真等性能指标是否符合设计要求。
11. 优化和改进：根据最终测试结果，对电路进行优化和改进。
可能需要调整元件参数、更换芯片或进行其他改进措施。
12. 文档和记录：在设计过程中，及时记录设计思路、仿真结果、调试过程和测试结果。
编写详细的设计文档，以备将来参考和复用。
通过以上步骤，可以设计出一个符合要求的可变增益放大器电路。
设计过程中需要考虑到电路的性能、稳定性、可靠性和成本等方面的因素，并进行合理的优化和改进。
基于三运放的仪表放大器的设计与制作
传感器与检测技术（信号检测部分）实验指导书检测与控制实验中心编著重庆邮电大学自动化学院检测与控制实验中心2015.3.27实验一、基于三运放的仪表放大器的设计与仿真一．实验目的：1掌握仪表放大器的结构原理：2熟练应用Proteus 仿真平台，设计电路原理图；并生成电路板图；3掌握基本焊接技术。
二．实训工具：Proteus 仿真平台三．三运放构成仪表放大器的原理：随着电子技术的飞速发展，运算放大电路也得到广泛的应用。
仪表放大器是一种精密差分电压放大器，它源于运算放大器, 且优于运算放大器。
仪表放大器把关键元件集成在放大器内部，其独特的结构使它具有高共模抑制比、高输入阻抗、低噪声、低线性误差、低失调漂移增益设置灵活和使用方便等特点, 使其在数据采集、传感器信号放大、高速信号调节、医疗仪器和高档音响设备等方面倍受青睐。
仪表放大器是一种具有差分输入和相对参考端单端输出的闭环增益组件，具有差分输入和相对参考端的单端输出。
与运算放大器不同之处是运算放大器的闭环增益是由反相输入端与输出端之间连接的外部电阻决定，而仪表放大器则使用与输入端隔离的内部反馈电阻网络。
仪表放大器的2 个差分输入端施加输入信号，其增益即可由内部预置，也可由用户通过引脚内部设置或者通过与输入信号隔离的外部增益电阻预置。
这个特殊的差动放大器，具有超高输入阻抗，极其良好的CMRR低输入偏移，低输出阻抗，能放大那些在共模电压下的信号。
2. 构成原理仪表放大器电路的典型结构如图1 所示。
它主要由两级差分放大器电路构成。
其中，运放A1, A2为同相差分输入方式，同相输入可以大幅度提高电路的输入阻抗，减小电路对微弱输入信号的衰减；差分输入可以使电路只对差模信号放大，而对共模输入信号只起跟随作用，使得送到后级的差模信号与共模信号的幅值之比（即共模抑制比CMRR得到提高。
这样在以运放A3为核心部件组成的差分放大电路中，在CMRR!求不变情况下，可明显降低对电阻R3和R4, Rf和R5的精度匹配要求，从而使仪表放大器电路比简单的差分放大电路具有更好的共模抑制能力。
仿真增益带宽-通用运算放大器模型
仿真增益带宽-通用运算放大器模型信号信号链工程师 David Zhao (赵大伟)运算放大器的增益带宽积(GBW)会怎样影响你的电路并不总是显而易见。
宏模型有固定的增益带宽积。
虽然你可以深入观察这些模型，当然最好不要瞎弄它们。
那么你可以做什么？你可以使用SPICE中的通用放大器的模型来检测你的电路对增益带宽积的灵敏度。
大多数基于SPICE的电路仿真器包含一个简单的运算放大器模型，因此你很容易就可以修改。
TINA的仿真界面。
首先将DC开环增益设置为1M(120dB)。
然后，主极点的频率(单位为Hz)与其相乘将得到放大器的增益带宽积(单位为MHz)。
在这个例子中，10Hz的主极点对应10MHz的增益带宽积。
对于5MHz，10MHz和100MHz三种不同的增益带宽积，图2分别给出了对应的开环响应。
注意这个简单的模型存在第二个极点(有些人称它为不受欢迎的极点)。
有时候，你会想要第二个极点处在一个非常高的频率，比如说10GHz。
对于任何合理的增益带宽积，这将会形成一个理想的90°的相位裕量。
在这个范例中，我将第二个极点设定为100MHz，等于我仿真时最大的增益带宽积的值。
在100MHz增益带宽积的响应中，你可以看到第二个极点的影响，它将会使得开环响应在100MHz的地方开始弯曲。
它使得单位增益带宽大约为78MHz，和一个具有78MHz增益带宽积的运算放大器的情况很相似。
运算放大器的单位增益带宽和增益带宽积并不一定是相同的值。
对于有源滤波器的设计，很难判断增益带宽积的需求，它是一个可以应用这种技术的很好的例子。
图3中使用FilterPro来设计切比雪夫滤波器，它会给出一些增益带宽积值的推荐，然而它的设计准则可能会比一些情况更严格。
对于这个设计而言，它推荐了100MHz或更大的增益带宽积来达到近乎理想的滤波器设计特性。
，我设定三种增益带宽积(5MHz，10MHz，100MHz)来对设计进行仿真。
功率放大器的设计
课程设计任务书学生姓名：专业班级：电子1003班指导教师：葛华工作单位：信息工程学院题目: 功率放大器的设计初始条件：计算机、Proteus软件、Cadence软件要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）1、课程设计工作量：2周2、技术要求：（1）学习Proteus软件和Cadence软件。
（2）设计一个功率放大器电路。
（3）利用Cadence软件对该电路设计原理图并进行PCB制版，用Proteus软件对该电路进行仿真。
3、查阅至少5篇参考文献。
按《武汉理工大学课程设计工作规范》要求撰写设计报告书。
全文用A4纸打印，图纸应符合绘图规范。
时间安排：2013.11.11做课设具体实施安排和课设报告格式要求说明。
2013.11.11-11.16学习Proteus软件和Cadence软件，查阅相关资料，复习所设计内容的基本理论知识。
2013.11.17-11.21对功率放大器进行设计仿真工作，完成课设报告的撰写。
2013.11.22 提交课程设计报告，进行答辩。
指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日目录摘要 (I)Abstract (II)1 功放的工作原理及分类 (1)1.1功放的工作原理 (1)1.2功放的分类 (1)2 软件介绍 (2)2.1 Proteus (2)2.1.1 Proteus简介 (2)2.1.2工作界面 (2)2.1.3 对象的放置和编辑 (3)2.1.4 连线 (4)2.2Cadence软件 (4)2.2.1 Cadence简介 (4)2.2.2 Cadence软件的特点 (4)2.2.3电路PCB的设计步骤 (4)3 设计方案 (6)3.1 运算放大电路的设计 (6)3.2 功率放大电路的设计 (7)3.3 音频功率放大电路 (9)3.4方案总结及仿真 (10)4 Candence软件操作 (11)4.1 Cadence画电路原理图 (11)4.2 布线及PCB图 (11)4.2.1布线注意事项 (11)4.2.2 PCB制作 (12)5.心得体会 (14)6.参考文献 (15)摘要功率放大器（英文名称：power amplifier），简称“功放”，是指在给定失真率条件下，能产生最大功率输出以驱动某一负载（例如扬声器）的放大器。
模拟电子技术实验 运放组成积分、微分实验
实验五 集成运放积分、微分运算电路一、实验目的1、进一步理解运算放大器的基本性质和特点。
2、熟悉集成运放构成的几种运算电路的结构及特点，测定其运算关系。
3、学习区别运算放大器的非线性电路和线性电路，掌握非线性电路的应用。
二、实验原理在自动控制系统中广泛使用比例—积分—微分电路，本实验所涉及的积分运算电路、微分运算电路即是这种电路的基础。
⒈ 积分运算电路基本积分运算电路是以电阻作为输入回路，反馈回路以电容作为积分元件，电路如图5-1所示。
当运算放大器的开环电压增益足够大时，可认为：i C R i =1R v i IR =()td t v d Ci o C −=其中 图5-1 积分运算电路()()()∫+⋅−=01Oio V t d t v RCt v 输入与输出间的关系为：在初始时电容上的电压为零，则 ；当输入信号 是幅度为V 的阶跃电压，则有：()0()t V V i 0=O即：输出电压 是随时间线性减小，见图5-2积分电路的应用时，应注意运算放大器的输入电压和输出电流不允许超过它的额定工作电压U SCM 和工作电流I SCM 。
为了减小输出的直流漂移，若将电容C上并联 一个反馈 图5-2 积分状态图()()t V CR t d V C R t d t V C R t v tti o ⋅−=−=⋅−=∫∫10101111()V t o电阻R F ，电路如图5-4所示。
输入与输出间的关系为：()()∫⋅−≈td t v RCt v io 1由于R F 的加入将对电容产生分流作用，从而导致积分误差。
在考虑克服误差时，一般满足 。
C太小，会加剧积分漂移，C太大，电容漏电也随着增大。
通常取 ， 。
CR C R f 11R R f ≥F C 〉〉μ1≥⒉ 微分运算电路微分运算放大电路是对输入信号实现微分运算，它是积分运算的逆运算。
如图5-3所示为基本微分运算电路；其输出电压为：()图5-3 基本微分运算电路()t d t v d t F o ≈CR v i −从上式可以看出：当输入信号 是三角波时，其输出 既是矩形波。
AFE5807／8：模拟前端
和传输应用的理想之选 基于 Ｐ ｗｅ ｒｈ ｅ ｔｒ￣技术构 拟前端 ｆ Ｅ） ｏ ｒ ｃ ｉｃｕｅ Ａ ｔ ＡＦ 。 建的 ３ ２位双 触发内核 ＭＣＵ在恶劣环境下．能够提供实现
Ａ Ｅ ８ ７与 Ａ Ｅ ８ ８的其他重要特性 与优势有 ： Ｆ ５０ Ｆ ５０ 集 成 型 ＣＷ 多 普 勒 混 频
Ｆｒ ｅ ｃ Ｉ ｅｓ ａｅ 加 ｃ 抽 ． ｏｍ ｃ
有 ６ Ｍｓ ｓ的 Ｌ Ｓ； ５ ｐ ＶＤ 可编程模式 Ａ Ｅ ８ ７是一款低功耗解挟方案，在 １１ｎ ／Ｈｚ Ｆ５０ Ｖｄ
４ Ｍｓ ｓ与 １ ０ ｐ ２位 采 洋 情 况 Ｆ舔 通 道 功 耗 为 ８ ｒ ８Ｗ ｏ
圜圈
ＭＰ ５ ４ Ａ： 控制 器 Ｃ６ｘ 微
飞思卡尔半导体推出 ＭＰ ５ ４ Ａ微控制器 （ ＣＵ） Ｃ６ｘ Ｍ ．
ＡＦ ５ ０ ／ ： Ｅ ８ ７８ 模拟 前端
德州仪器宣布面向中高端频谱多酱勒超声渡设备推 出
这是嵌入式 ３ ２位 Ｍ ＣＵ系列中的一个新成员．是汽车动力 ２教具有连续波 （ ｗ） ｃ 多普勒混频器的最新全面集成型模
ＭＰ ６ ｘ Ｃ５ ４ Ａ在双触发内核中能够承受引擎悬置控制器 器与求 和放大器的近 载
和流体传输控制应用高达 １ ０ ５ ℃的｝ 艘
波 相 位 噪 声 低 ． 在 ２５
ＭＰ ６ ｘ Ｃ５ ４ Ａ的部分重要特性包括 ： 数字信 号处理功能 ＭＨ ｚ载波的 １ ｚ下不 ＫＨ 增强 的 Ｐ ｗｅ Ａ ｃ ｉ ｃｕｅＩ 核 ；运行频率 高达 １ Ｏ ｚ 足 －５ Ｂ ／ ｚ； 皂 控 ｏ ｒ ｒｈｔ ｔｒ ＾ ｅ Ｉ ５ ＭＨ １ ５ｄ ｃＨ Ｅ 畦 Ｆａ ｈ内存高达 ４ ｋ ｌｓ ＭＢ ８ Ｂ指令高速绥存提高内存性能 ； 静 制衰减器 （ＣＡ Ｖ ）与支持 怒随机存取内存高达 １２ Ｂ； ２遭遒增强型时删处理单元 总体最大增益达 ５ Ｂ的可编程增益放大器 （ Ｇ ；支持 ９ｋ ３ ４ｄ Ｐ Ａ） Ｔ Ｕ） Ｐ 可以帮 事件的高精度控制
运算放大器使用指南(中英文)
运算放大器使用指南(中英文)运算放大器使用指南一、简介运算放大器（Operational Amplifier，简称OPAMP），是一种广泛应用于电子电路中的放大器。
本指南旨在为用户提供有关运算放大器的详细信息，包括操作指南、特性介绍和应用示例等。
二、基本原理1：工作原理：运算放大器是一种基于反馈原理的电路，通过输入和输出之间的差异来放大电压信号。
2：术语解释：- 输入端：运算放大器具有一个非反相输入端和一个反相输入端。
- 反馈：运算放大器通过将输出信号与输入信号进行比较，并将差异信号反馈到输入端，实现放大。
- 开环增益：运算放大器在没有反馈时的增益。
- 关断频率：运算放大器的频率响应曲线在-3dB处的频率。
- 输入偏置电流：输入端电流偏离零电平的程度。
三、常见特性1：增益：- 开环增益：运算放大器的开环增益一般非常大，可达到几十dB至几十万dB。
- 闭环增益：通过合适的反馈网络，可以调整运算放大器的闭环增益。
2：输入电阻：运算放大器的输入端具有很高的输入电阻，可在电路中提供有效的阻抗匹配。
3：输出电阻：运算放大器的输出端具有相对较低的输出电阻，可驱动较低阻抗负载。
4：噪声：运算放大器引入的噪声可能会影响信号的质量和准确性，用户在设计中需考虑噪声因素。
四、使用指南1：连接电源：将运算放大器的正电源和负电源正确连接到电路中。
2：输入信号接入：将输入信号正确连接到运算放大器的输入端。
3：输出信号接出：将运算放大器的输出端连接到下一级电路或负载。
4：反馈设置：根据所需的增益和性能要求，正确设置反馈电阻和电容。
五、常见应用示例1：基本放大器电路：使用运算放大器实现信号放大功能。
2：滤波器：通过组合运算放大器和电容电感等元件，实现信号的滤波功能。
3：参考电压源：利用运算放大器的稳定性和精确度，提供一个稳定的参考电压。
附件：1：运算放大器数据手册：包含了各种型号的运算放大器的详细参数和特性。
2：运算放大器应用电路图集：提供了一系列常见的运算放大器应用电路图示例。
CMOS-两级运算放大器
3.2 仿真结果与分析图3基本电路图3.2.1直流仿真：DC仿真、静态工作点、输出电压摆幅、失调电压图 4 DC仿真电路图图5 DC仿真结果分析：如图所示输入级放大电路由M1～M5 组成。
M1 和M2 组成PMOS 差分输入对，差分输入与单端输入相比可以有效抑制共模信号干扰；M3、M4 电流镜为有源负载；M5 为第一级提供恒定偏置电流。
输出级放大电路由M6、M7 组成。
M6 为共源放大器，M7 为其提供恒定偏置电流同时作为第二级输出负载。
相位补偿电路由M14 和Cc 构成。
M14 工作在线性区，可等效为一个电阻，与电容Cc 一起跨接在第二级输入输出之间，构成RC 密勒补偿。
M3 和M4 为第一级负载，将差模电流恢复为差模电压。
M6 为第二级跨导级，将差分电压信号转换为电流，而M7 再将此电流信号转换为电压输出。
由图知各个器件在静态工作点均工作在饱和区，M14工作于线性区。
图6输出电压摆幅电路图图7输出电压摆幅仿真结果图分析：输出动态范围即输出摆幅，是所有晶体管都工作在饱和区时的输出电压的范围。
如果输出电压过低，M6工作在线性区，如果输出电压过高，M7 工作在线性区。
所以输出摆幅范围是V GST6≤V OUT≤V DD-V GST7。
一旦输出电压超过输出摆幅，某一个MOS 管就会进入线性区，输出阻抗降低，增益也就会下降。
降低过驱动电压可以拓展输出摆幅。
注意，如果仅仅是容性负载，输出电压可以达到电源电压和地，但此时增益严重下降，失真已经出现。
如果有阻性负载（接地），输出电压是无论如何都到达不了电源电压的。
由图可知输出电压摆幅为0.27V≤V OUT≤2.97V。
图8失调电压电路图图9失调电压仿真结果图分析: 对于差分输入、单端输出的运放，为最大化输出摆幅，输出电压共模点取在输出摆幅的一半处，即(V DD-V GST7+V GST6)/2，如果M6和M7过驱动电压相同，那么输出电压共模点取在V DD/2 处。
基于ADS的功率放大器设计与仿真
基于ADS的功率放大器设计与仿真功率放大器是无线通信系统中的重要部件，其主要功能是将低功率输入信号放大到较高的功率水平，以便驱动天线向外辐射信号。
在设计和仿真功率放大器时，常常使用Advanced Design System（ADS）这样的工具来辅助完成。
首先，在设计功率放大器之前，需要明确设计需求，例如输出功率、增益、带宽等。
接下来，可以采用ADS软件进行设计和仿真。
首先，在ADS中创建新的电路设计项目，并添加所需器件模型。
然后，在设计环境中绘制电路原理图，并选择合适的仿真器来进行仿真。
在设计功率放大器时，可以选择不同类型的放大器电路，例如B类放大器、C类放大器或E类放大器等。
这里我们以B类功率放大器为例进行设计与仿真。
首先，绘制B类功率放大器的电路原理图。
B类功率放大器由两个互补的晶体管组成，一个用于正半周，一个用于负半周。
输入信号经过耦合电容连接到晶体管的基极，晶体管的集电极通过电感连接到电源电压。
接下来，实施仿真。
首先配置仿真器参数，例如仿真频率范围、步进等。
然后，通过添加分析指令来指定仿真的类型。
例如，可以进行直流工作点仿真，以确定各个器件的电流和电压工作状态；还可以进行交流仿真，以评估功率放大器的增益、带宽等性能参数。
完成仿真后，可以对仿真结果进行分析和优化。
例如，可以通过改变电路元件参数来优化放大器的增益和带宽；也可以通过添加补偿电路来提高放大器的线性度等。
最后，完成设计和仿真后，可以通过ADS软件输出电路的性能图表，例如功率增益图、输入输出特性图等。
同时，还可以将设计结果导出到其他软件或硬件平台进行进一步验证和实现。
总结起来，基于ADS的功率放大器设计与仿真是一项复杂的工作，但借助ADS软件的强大功能，可以提高设计和仿真的效率，从而实现高性能的功率放大器设计。
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高性能模拟前端中的运算放大器设计
高速转换系统，尤其是电信领域的转换系统，允许模数转换器(ADC)输入信号为AC耦合信号
(通过利用变压器、电容器或两者的组合)。但对于测试和测量行业而言，前端设计并非如此
简单，这是因为除提供AC耦合能力之外，该应用领域通常要求输入信号与DC耦合。设计可
提供良好脉冲响应和低失真性能(≥500MHz的DC频率)的有源前端充满挑战。本文就适用于
高速数据采集的高性能ADC使用的模拟前端提供几种设计思想和建议。
图1：LMH6703频响。
使用差分放大器是将高频模拟信号与ADC的输入相连的首选方法。因此，需要选择的第一个
器件就是差分输出运算放大器。选择这类器件时，主要有两个考虑因素：增益带宽积和从外
部电压设置运算放大器的共模输出电压的能力。这是因为驱动ADC输入的信号放大器将共模
输出电压(VCMO)设置在最适合的ADC范围内是很重要的。如果不能满足这些条件，ADC的性
能会随着放大器的VCMO和ADC的最佳输入共模电压间不一致程度的增加而大幅降低。
图2：二级放大器电路图。
宽带差分运算放大器的主要劣势在于其增益通常都很有限，且其增益级别也许在内部已经预
设。根据应用的不同，可能需要为设计添加前置放大器，从而满足必须的增益要求。
至于前置放大器应该采用宽带运算放大器，以满足ADC的预期输入频率。对于采样速率高达
1GSPS的系统而言，这等于要求过采样系统具有高达500MHz的输入带宽。
对于与大增益(如AV=10)一起工作并能保持这样大的带宽的运算放大器而言，其等同于5GHz
增益带宽积(GBW)。由于该架构固有的频响和增益之间的直接折中，大多数的电压反馈放大
器都不能满足该要求。然而，电流反馈放大器在这些参数中保持较好的关系，因为其性能通
常由运算放大器电路内的反馈电阻值决定。运算放大器LMH6703非常适于在增益设置为1～1
0的高带宽下工作。该器件可与所选的差分放大器一起使用，从而在高带宽系统(如示波器和
数据采集卡)中提供额外的增益要求。该放大器的频响见图１。
图3：带有扩展AC信号性能的系统频响。
如果增益设置为10且带宽为500MHz，则由图１得到300欧姆的推荐反馈电阻(RF1)。
因此RG1(增益电阻)可选为33欧姆。图2是LMH6703和一个差分放大器一起使用的电路实例。
除了需要具有合适的DC信号通道的固定增益级别的系统，该应用还需要一个AC耦合模式。
这是因为DC信号通道通常受到输入放大器所产生的增益带宽的限制。对于数据采集器件或
需要很宽的输入带宽和低失真的通信通道而言，我们需要采用AC信号通道。这可将输入频
率上限扩展到DC信号通道容量以外。
解决办法有很多种，选择哪种方法在很大程度上取决于最小的输入频率以及所需的高频性
能。对于高频下(≥200MHz)的最高AC性能而言，平衡/非平衡变压器为实现单端-差分转换
提供了解决方案，因为增加的信号失真很少。其折衷在于平衡/非平衡变压器是有损耗器件，
会小幅(-1~2dB)削弱信号，并且它们的低频性能很差。通过使用单刀RF继电器来将单端输
出信号从前置放大器切换到差分放大器或平衡/非平衡转换电路中，可以将平衡/非平衡耦合
信号通道插入图3所示的电路中。还需要另一个单刀双掷RF继电器来将平衡/非平衡变压器
和差分放大器的输出转发到ADC输入中。
图4：198 MHz正弦波(由高速差分输出运算放大器发送、由ADC08D500以500 MSPS
的速率进行采样)的FFT图。
该电路很适于高端测试和测量设备。但是，对于成本敏感的应用，RF信号继电器的成本造
成了系统预算的负担，特别是在需要多个通道的情况下。因此低速系统选择可用于AC耦合
和DC耦合模式的差分输出运算放大器会很有利，从而去除了平衡/非平衡转换电路。特别适
合于该任务的放大器开始逐渐出现，并在逐渐提高带宽和THD方面的性能。
对于8位1GSPS的转换器而言，在500MHz下能够提供-50dB THD值的、最小带宽为1GHz的差
分放大器是很适合的。利用可以极大缩短前端设计时间的现成的运算放大器元件，可以从高
速ADC获取较好的动态性能。在频率上限处，放大器引起的SINAD损耗不超过3~4dB。图4
展示了198MHz输入信号(由宽带差分输出放大器进行缓冲，再由8位ADC以500MSPS的速率进
行采样)的FFT。该图表明该放大器在该频率下具有很低的2阶和3阶谐波失真，使得ADC采
集到的信号的噪声与失真数值，能与从专用AC耦合信号通道获得的性能相当。
本文小结
放大器的性能在不断得到提升，以提高带宽并降低THD。随着ADC进入GSPS范围，我们就
需要能够与这些转换器接口的放大器。通过消除电路通道不仅能够降低系统成本，而且不会
牺牲系统的性能，并允许设计者以较低的成本实现较高的性能，同时缩短了前端电路的设计
时间。