驯服全差分电路

制造商为需要差分驱动电压的设计制造全差分放大器。示例应用包括高速 ADC 输入、高速模拟信号传输、高频噪声抑制和低失真应用。大多数全差分放大器应用都是高频应用;全差分放大器的增益带宽在数千兆赫兹范围内。因此，全差分放大器设计需要了解高频印刷电路板的布局和结构。

简单地讲，差分信号就是两个相关信号的差值，本文介绍的是电压差分信号，它已经广泛的用于音频、数据传输和电话中。虽然比单端输入信号系统要复杂，但差分信号系统的优点是明显的。第一，差分信号对外部电磁干扰(EMI)是高度免疫的。一个干扰源对差分信号对的每一端影响都是相同的。因为由电压差来决定信号，两边的干扰相抵，信号便不会有大幅的变化。第二，差分信号有利于识别微小信号。在差分信号系统中，基准点是由使用者来确定的，可以选择两输入端的平均信号作为基准点，这就减小了信号的摆动范围。第三，单端输入系统的信号要依靠虚地，而差分信号就不需要这样一个虚地，增加了双极型信号的保真度和稳定性。第四，差分信号的时序定位精确。差分信号受工艺和环境温度的影响小，可降低时序上的误差。目前流行的LVDS就是一种小振幅差分信号技术。

高频印刷电路板设计是一种独特的艺术形式，有人暗示它是黑魔法，需要巫师的触摸。并不真地。遵循一些简单的概念并仔细考虑适当的物理定律就足以实现出色的性能。

每个数字和模拟 IC 都需要将去耦电容器从电源连接到地(每个电源一个)。你必须 在条件允许的情况下，将去耦电容尽可能靠近电源引脚。而且，由于全差分放大器采用 SOP，因此请使用无铅电容器。因为它是一条低阻抗接地路径，所以数字去耦电容中和了开关门引起的电流尖峰。这种中和可防止电流尖峰在整个接地系统中传播，并在分布平面阻抗上愉快地产生电压噪声。您用于设计电路的交流模拟理论需要在电源两端进行交流短路才能使其有效。模拟去耦电容在 IC 引脚和电源引脚之间以及电源之间提供低阻抗电流路径。

去耦电容的最小值为 0.01 µF;0.1µF 和更大的电容更好，但在尺寸、介电常数和值之间存在权衡。使用更好等级的陶瓷电容器以获得高频下的低阻抗。云母具有最高的频率响应，但云母电容器的体积效率最低。铝和钽电解电容器在高频(分别大于 1 和 10 MHz)下是无用的。

尽可能使用铜平面进行接地和配电。平面确保返回电流可以采用最短的返回路径，从而最大限度地减少这些电流引起的分布电压降(噪声)。铜平面是电流的低阻抗返回路径和 IC 的散热器。较重的铜会降低电阻抗，但由于趋肤效应而降低不了多少。然而，它通过降低热阻抗来增强散热功能。分离模拟和数字平面——除了通常在电源处的连接——通过隔离栅极开关尖峰和数字噪声来降低模拟噪声。您可能必须蚀刻掉关键节点(放大器输入引线)附近或下方的平面，因为平面感应的杂散电容会导致不稳定。

切勿并行运行模拟和数字迹线;迹线间电容将数字噪声耦合到模拟信号中。如果物理条件要求并行数字和模拟信号走线，则将走线分开，并在一端连接到模拟地线。中心迹线是一个法拉第屏蔽，几乎可以消除耦合噪声。这些提示可以防止大多数印刷电路板问题，但印刷电路板设计和布局书籍提供了更多材料来帮助解决微妙的问题。在第一次尝试时获得出色布局的一种方法是复制 IC 供应商的评估板图稿。这一步不是盗窃或作弊——大多数 IC 供应商都会给你布局参考。