Visoko zmogljivi AD pretvorniki so načrtovani za delovanje v procesih z majhno geometrijo in običajno delujejo z enim 1,8-V do 5-V napajanjem. Pri obdelavi ± 10V ali pri še večjih signalih, se pred AD pretvornikom pogosto nahaja ojačevalno vezje, ki zmanjša amplitudo prevelikega vhodnega signala in s tem prepreči preobremenitev ADC vhodov
Visoko zmogljiv diferencialni ojačevalnik z natančnim pretvornikom nivojev (diff-amp), se pogosto uporablja, kadar signal vsebuje sofazne napetosti velike amplitude.
Sposobnost diferencialnega ojačevalnika, da izloči sofazno napetost, je določena z uravnoteženjem razmerja upornosti med upori R1/R2 in R3/R4. Bolj so upori usklajeni, večja je sposobnost izločanja sofaznega signala (CMR). Diskretni ojačevalniki z zunanjimi 0,1% upori so omejeni na 54-dB CMR. Z integriranimi vezji z vgrajenimi lasersko umerjenimi upori in operacijskim ojačevalnikom lahko dosežejo CMR boljši od 80-dB.
V preteklosti so diferencialni ojačevalniki običajno delovali s simetrično ± 5-V do ± 15-V napajalno napetostjo. Ker se je napajalna napetost ADC in drugih komponent znižala, je ostal diferencialni ojačevalnik edino vezje, ki še potrebuje simetrično napajanje. Dodajanje negativnega napajanja za eno samo integrirano vezje pa je precej neprijetno.
Novi diferencialni ojačevalniki lahko delujejo tudi z enojnim napajanjem in z napetostmi od 2.7V do 15V, vendar bi se pod določenimi pogoji delovanja oba vhoda in izhod operacijskega ojačevalnika postavili na nivo negativne napetosti (GND). Da bi lahko meril negativne sofazne signale, mora ojačevalnik svoj izhod dvigniti nad nivo negativne napetosti (GND). Oba premika nivojev je mogoče doseči z uporabo pozitivne napetosti na referenčnem priključku. Z enim samim 5 V napajanjem, bi na primer z 2,5 V napetostjo na referenčnem priključku postavili izhod na srednjo napetost in povečali sofazno napetost, ki jo operacijski ojačevalnik vidi na svojem vhodu. Vir mora imeti nizko impedanco, da se izognemo poslabšanju CMR in nizko raven drsenja (drift) za ohranjanje točnosti na celotnem temperaturnem območju delovanja. Slika 1a kaže tipično rešitev, kjer sta uporabljena dva natančna upora in natančni operacijski ojačevalnik z majhnim drsenjem.
Slika 1b prikazuje alternativno rešitev, ki je cenejša in ima boljše lastnosti, z uporabo diferencialnega ojačevalnika AD8271 skupaj z več integriranimi lasersko umerjenimi natančnimi upori. Vgrajeni upori nastavijo izhod vezja na srednjo vrednost napetosti. Vsi ti tankoplastni upori so izdelani iz istega materiala in imajo nizko stopnjo drsenja. Usklajenost njihovega medsebojnega razmerja je odlična, saj so lasersko natančno umerjeni tako, da se ujemajo z drugimi upori v vezju in ne poslabšajo odličnega CMR.
Analog tips (10) – Diferencialni ojačevalnik z natančnim pretvornikom nivojev
