差動入力・差動出力回路

最近使いたくなっている差動入力差動出力増幅器を調べてみました。

良く知られた計装アンプの前段です。

ゲインは 1+2Rf/Rg と言われます。

入力インピーダンスが高く特殊な回路も必要ありません。

完全な平衡信号以外は同相信号になるという欠点があります。

上記のゲインで

OUT1=(1+Rf/Rg)IN1-(Rf/Rg)IN2

OUT2=(1+Rf/Rg)IN2-(Rf/Rg)IN1

差動信号は『OUT1-OUT2』

同相信号は『OUT1+OUT2』

よってIN1+IN2が同相信号として出力されます。
同相信号が増幅されない、ということでもあります。

差動入力タイプのADCドライバでよく見る回路です。

ゲインは Rf/Rg 。

双反転増幅回路なので入力インピーダンスは高くできません。その代わり、どんな信号を入力しても必ず差動出力するという特徴があります。

全ての同相入力電圧は帰還抵抗の許容差ぶんまで低下します。-40dBは楽に達成できるでしょう。

どんな信号も差を取ってしまい、同相電圧(動作点)が定まらないので3つ目の入力VCOMと同相帰還が必要です。

通常はVCOMに直流を入力し、完全差動増幅器IC内部で2出力の加算電圧と比較させます。

上記2つを組み合わせた回路です。

計装アンプの入力インピーダンスと完全差動増幅器の同相除去性能が得られます。

欠点は出力端から入力に帰還して全体を負帰還経路に入れられないことです。このため計装アンプの出力ノイズが完全差動増幅器のゲインぶんだけ大きく見えます。

全体を帰還しているアンプの場合は、入力から出力までの間に存在するノイズを帰還量分だけ低下させられます。

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物量を投入すれば全てが手に入る、ということですね。

出力先が差動ADコンバータや差動入力・シングルエンド出力回路なら同相信号減衰量が性能に直結します。

トランスが相手ならば同相信号の存在はあまり気にならないかもしれません。

どんな回路を採用するかは悩むところです。

『計装アンプの効果的な使い方』

『インスツルメンテーションアンプ』

『完全差動アンプ』

tamasediary