差分到单端：仅使用一个差分放大器即可

许多应用都需要使用低功耗、高性能的差分放大器，将小差分信号转换成可读的接地参考输出信号。两个输入端通常共用一个大共模电压。差分放大器会抑制共模电压，剩余电压经放大后，在放大器输出端表现为单端电压。共模电压可以是交流或直流电压，此电压通常会大于差分输入电压。抑制效果随着共模电压频率增加而降低。相同封装内的放大器拥有更好的匹配性能、相同的寄生电容，并且不需要外部接线。因此，相比分立式放大器，高性能、高带宽的双通道放大器拥有更出色的频率表现。

一些常见示例是 RF DAC 缓冲器或同轴电缆驱动器。大多数情况下，您可以使用磁性变压器完成此操作，但有时变压器无法工作。如果是这种情况，您可以使用全差分放大器(FDA) 吗?答案是肯定的也许。

作为复习，FDA 有两个不同的输出可用。第一个输出是最常用的：它由输出之间的差异组成。另一个输出一般认为是寄生输出;它是两个输出的平均值。共模输出直流电平很重要;但是，它的导数应该为零，这意味着它应该没有交流分量。事实上，情况并非如此。

让我们看一个示例场景。LMH5401是一款具有超高带宽的 FDA。脉冲响应如图 1 所示。左侧是差分输出响应，右侧是共模响应。

现在我们已经回顾了 FDA 的两种主要输出模式，让我们看看两种潜在的替代输出：Out+ 单独和 Out- 单独。现在，让我们使用 的标识并查看仅针对一个输出的两个主要响应会发生什么。对于 FDA，闭环增益 = ) ; 给定相同的环路增益，仅使用一个输出，即闭环增益。这清楚地表明，仅使用一个放大器输出可将增益降低 6dB，或两倍。使用像LMH5401这样的放大器，您可以通过使用不同的外部电阻器将放大器增益设置为 2 倍来缓解这个缺点。同样，如果您使用 FDA 作为衰减器，这种增益降低是一个额外的好处。

使用同样的方法，放大器的共模将从 变为 。这种转换表明，当使用单端方法时，放大器输出共模不再是一个有意义的概念，因为共模简单地等于输出

为了更深入地了解放大器性能，我们需要使用比图 1 更灵敏的设备。使用频谱分析仪，我们可以在单音条件下以非常高的精度测量放大器失真。

清楚地表明单端输出不提供差分条件的线性度。两种条件下的输出电压均为 2Vpp。请注意，在单端输出条件下，一个运行 2Vpp 的输出与差分输出的 4Vpp 条件“相同”。

鉴于单端操作的严重缺陷，当我们降低信号幅度以使条件更具可比性时会发生什么?图 3 显示了当您降低信号幅度以使每个输出摆动相同的电压时会发生什么，无论结果是在单端模式还是差分模式下测量的。

清楚地表明，单端输出或差分输出的三阶失真产物 (HD3) 非常相似——只要考虑到单端输出的幅度损失。然而，二阶失真产物 (HD2) 的结果是不可比较的。这是使用只有一个输出的 FDA 的主要缺点。虽然当输出组合成差分信号时，每个输出的 HD2 会取消，但单端输出不会发生这种情况。

总之，使用 FDA 的单输出可能适用于一些有限的应用：当信号处于放大器工作频率范围的低端时，当信号幅度较小时，以及当二阶失真产物不是主要的性能指标。