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Datenwandler Wie unterscheiden sich differenzielle Verstärkertypen?

| Redakteur: Kristin Rinortner

Frage: Ich bin sprachlos. Warum ist die Ausgangsspannung meines differenziellen ADC-Treibers nicht das, was sie sein sollte?

Wie unterscheiden sich differenzielle Verstärkertypen?
Wie unterscheiden sich differenzielle Verstärkertypen?
(Quelle: Redaktion Elektronikpraxis)

Antwort: Das hängt möglicherweise mit dem von Ihnen gewählten differenziellen Verstärkertyp zusammen.

Bei der Analyse von Blockschaltungen bei Kunden stellen wir oft fest, dass der Verstärker genau das macht, wozu er entwickelt wurde. Als Problem stellt sich dann häufig heraus, dass Entwickler nicht zu einhundert Prozent mit differenziellen Verstärkern vertraut sind.

Den richtigen differenziellen Verstärker zu wählen, ist so ähnlich wie sich für den richtigen Neuwagen zu entscheiden. Es gibt viele Modelle. Und jedes Modell gibt es mit verschiedenen Optionen und Merkmalen. Alle Typen machen aber im Prinzip das gleiche – sie bringen Sie von A nach B. Jedoch weisen alle Modelle eigene Feinheiten auf. Und genau hier kann das Problem beginnen.

Bei der Wahl eines differenziellen Verstärkers sind die Optionen und Leistungsmerkmale wirklich entscheidend. Die drei wesentlichen Klassen von differenziellen Verstärkern sind der Sportwagen, die Mittelklasse und die Economy-Klasse; jede Klasse hat etwas anderes zu bieten.

Der differenzielle Verstärkertyp „Sportwagen“ läuft mit den höchsten Frequenzen. Diese Klasse differenzieller Verstärker bietet Bandbreiten im Gigahertz-Bereich, Slew-Raten von zehntausenden V/µs und einen VCM-Pin, über den man Ein- und Ausgangs-Gleichtaktspannung einstellt. Weitere Merkmale dieser Verstärkerklasse sind extrem geringe Verzerrungen und massebezogene oder differenzielle Eingangstreiberfähigkeiten. Diese Verstärker findet man normalerweise in Breitband- sowie in ZF-Kommunikationsanwendungen.

Die Verstärker der „Mittelklasse“ arbeiten im Bereich von einigen Hundert MHz, haben eine geringe Verzerrung und eine ausgezeichnete DC-Eigenschaften. Ferner bieten sie „Output Gain Balance“ und „Phase Matching“, unterdrücken Harmonische gerader oder ungerader Ordnung und erreichen hohe Slew-Raten. Massebezogene oder differenzielle Eingangstreiberfähigkeiten sowie ein VOCM-Pin zur einfachen Anpassung der Gleichtaktspannung am Ausgang sind weitere Besonderheiten. Einige Modelle gibt es auch zweikanalig. Zu finden sind diese Verstärker u.a. in Kommunikations- und Messsystemen.

Die „Economy“-Modelle enthalten ein Verstärkerpaar, das sich zusammen mit Rückkopplungswiderständen und Widerständen zum Einstellen der Verstärkung in einem Gehäuse befindet. Dies vereinfacht die Entwicklung und spart Platz auf der Leiterplatte. Die Verstärker der „Economy“-Serie bieten eine hohe Eingangsimpedanz, benötigen wenig Strom und sind rauscharm. Eingesetzt werden diese Modelle normalerweise mit massebezogenem Eingang. Sie haben unsymmetrische, differenzielle Ausgänge, arbeiten mit mehreren zehn MHz und sind in Präzisionsanwendungen mit geringer Stromaufnahme zu finden.

Wenn Sie das nächste Mal einen differenziellen Verstärker suchen, drehen Sie eine Runde auf dem Hof, begutachten Sie die Reifen und machen eine Probefahrt (Simulation). Sie werden froh sein, das getan zu haben. Wie immer, vergessen Sie nicht, das Handbuch (Datenblatt) von vorne bis hinten zu lesen. So können Sie viel Zeit sparen und sicher gehen, das Optimum aus Ihrem differenziellen Verstärker herauszuholen.

Von Uwe Bröckelmann nach Unterlagen von Analog Devices.