采用單端運(yùn)算放大器的差分 ADC 驅(qū)動(dòng)器　　如圖 1 所示，差分 ADC 驅(qū)動(dòng)器可以通過(guò)采用兩個(gè)單端運(yùn)算放大器來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　圖 1. 使用兩個(gè)相同的單端運(yùn)算放大器實(shí)現(xiàn)差分 ADC 驅(qū)動(dòng)器
　　將差分信號(hào)施加到這些相同的路徑后，各個(gè)運(yùn)算放大器將產(chǎn)生相同的 2 次諧波分量。這些失真分量在 ADC 輸入端表現(xiàn)為共模信號(hào)，就像任何其他共模噪聲和干擾信號(hào)一樣，差分 ADC 將抑制這些失真分量。
　　在上一篇文章中，我們討論了需要對(duì)稱的 PCB 布局來(lái)保持兩個(gè)單端路徑相同并衰減二次諧波。在本文中，我們將討論如何布置運(yùn)算放大器的去耦電容以實(shí)現(xiàn)盡可能高的線性度性能。
　　我們知道，去耦電容器充當(dāng)電荷源，并提供運(yùn)算放大器應(yīng)向負(fù)載輸送的高頻電流。為了提供高頻差分電流，我們可以同時(shí)使用軌對(duì)地和軌到軌去耦電容器。
　　軌到軌與軌到地去耦結(jié)構(gòu)　　如圖 1 所示的結(jié)構(gòu)，輸送到負(fù)載的電流是差分的，即當(dāng)上部運(yùn)算放大器向負(fù)載提供電流時(shí)，下部分支吸收電流，反之亦然。讓我們考慮一下上部運(yùn)算放大器提供負(fù)載電流，而下部路徑吸收負(fù)載電流的情況。軌對(duì)地和軌到軌去耦選項(xiàng)以及電流路徑如圖 2 所示。請(qǐng)注意，在此圖中，為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，沒(méi)有顯示放大級(jí)的 resistor。此外，我們假設(shè)采用具有專用接地層的多層板。

　　圖 2.軌對(duì)地 （a） 和軌對(duì)軌 （b） 去耦結(jié)構(gòu)
　　采用軌對(duì)地去耦結(jié)構(gòu) [圖 2（a）]，高頻電流將從正軌的旁路電容器 （C旁路 1） 連接到負(fù)載，然后連接到負(fù)軌 （C 的旁路電容器）旁路 2），如藍(lán)色箭頭所示。電路原理圖暗示節(jié)點(diǎn) A 和 B 都位于地面上，藍(lán)色箭頭所示的路徑是一條閉合的電流路徑。然而，在現(xiàn)實(shí)中，節(jié)點(diǎn) A 和 B 是接地層上的兩個(gè)不同節(jié)點(diǎn)，電流應(yīng)該從節(jié)點(diǎn) B 流向節(jié)點(diǎn) A，以具有閉合的電流路徑。因此，負(fù)載電流將通過(guò)接地層提供的最小阻抗路徑流回 C 的接地側(cè)旁路 1.
　　這種結(jié)構(gòu)的挑戰(zhàn)在于，任何在接地層中流動(dòng)的電流，只要足夠接近負(fù)載電流返回路徑，就可以與負(fù)載電流耦合并改變負(fù)載電流。此外，如果負(fù)載電流返回路徑從節(jié)點(diǎn) B 到 A 出現(xiàn)任何不對(duì)稱性，則 ADC 驅(qū)動(dòng)器的單端路徑之間的對(duì)稱性將受到影響，并且 ADC 輸入端將出現(xiàn)更大的二次諧波。　　為了規(guī)避這些問(wèn)題，可以采用圖 2（b） 中的去耦結(jié)構(gòu)，在兩個(gè)電源軌之間放置一個(gè)旁路電容器。這樣，差分負(fù)載電流將遵循藍(lán)色箭頭所示的路徑，而不必流過(guò)接地層。根據(jù) TI 文件，軌到軌旁路電容器可以將二次諧波失真降低 6 至 10dB。請(qǐng)注意，為了在相反方向上提供差分負(fù)載電流，我們需要包括另一個(gè)軌到軌旁路電容器 （C旁通 4），如下圖 3 所示。

　　C 提供的負(fù)載電流路徑旁通 4由藍(lán)色箭頭顯示。
　　共模電流怎么樣？　　如圖 1 所示，運(yùn)算放大器提供的電流主要是差分電流，可由軌到軌去耦電容器提供。但是，我們?nèi)匀豢梢允褂眯〉墓材ｋ娏髟?。例如，假設(shè)一個(gè)噪聲分量耦合到兩個(gè)運(yùn)算放大器的同相輸入端，并略微提高這些節(jié)點(diǎn)的電壓。這將產(chǎn)生一個(gè)共模電流從兩個(gè)運(yùn)算放大器流出。如圖 4 所示，這樣的共模電流將對(duì) PCB 走線的雜散電容充電。

　　請(qǐng)注意，軌到軌旁路電容器不能提供這些共模電流。在圖 4 中，運(yùn)算放大器必須直接通過(guò)電源和接地導(dǎo)體提供高頻共模電流分量，這是不希望的。因此，我們需要添加軌對(duì)地旁路電容，如圖 5 所示。

　　如您所見(jiàn)，從兩個(gè)運(yùn)算放大器流出的共模電流將由正電源軌和接地 （C旁路 5和 C旁通 7).該共模電流將對(duì)走線的寄生電容充電。因此，返回電流將從寄生電容的接地側(cè)流回 C 的接地側(cè)旁路 5和 C旁通 7在地平面中。同樣，兩個(gè)運(yùn)算放大器吸收的共模電流將由放置在負(fù)軌和接地之間的旁路電容器 （C旁路 6和 C旁路8).
　　軌對(duì)地電容器可提供共模和差分電流　　雖然我們添加了 C旁路 5、 C旁路 6、 C旁通 7和 C旁路8為了提供共模電流，這些電容器還將提供負(fù)載高頻差分電流的一部分。如圖 2（a） 所示，使用軌對(duì)地電容器可能會(huì)不必要地使差分負(fù)載電流流過(guò)接地層，這是不希望的。為避免這種情況，我們可以放置軌對(duì)地旁路電容器，這些電容器可以對(duì)稱地提供差分電流，并在中點(diǎn)將它們之間的走線接地。圖 6 中以圖形方式最好地說(shuō)明了這一點(diǎn)。

　　上圖顯示了上部運(yùn)算放大器提供負(fù)載電流，而下部路徑吸收負(fù)載電流的情況。在本例中，C旁路 5和 C旁路8可提供一部分負(fù)載差動(dòng)電流。為了防止差分電流流過(guò)接地層，我們將 C 的接地側(cè)連接起來(lái)旁路 5和 C旁路8一起通過(guò)電路板信號(hào)層上的 PCB 走線，并將該走線接地在中點(diǎn)（圖中的節(jié)點(diǎn) A）。對(duì)于差分信號(hào)，節(jié)點(diǎn) A 理論上應(yīng)該是虛擬接地，差分電流不應(yīng)流入接地層 （I地=0 表示差分負(fù)載電流）。同樣，我們將 C旁路 6和 C旁通 7彼此對(duì)稱，并在中點(diǎn)將兩個(gè)電容器之間的走線接地。您可以在此 TI 應(yīng)用報(bào)告中找到應(yīng)用上述技術(shù)的示例布局。