Почему многие ЦАП имеют дифференциальный выход?

Многие ЦАП, такие как PCM1794 (выход по току) и PCM1793 (выход по напряжению), имеют дифференциальный выход. Каковы преимущества этого, кроме простого способа преобразовать свой выходной сигнал в переменный усилитель с заземлением через дифференциальный усилитель.

Другие выводы на той же микросхеме передают сигналы логического уровня, которые будут вызывать измеримые токи на входных импедансах этих выводов, а также дальнейшую коммутацию в ЦАП.

Эти токи вызовут падение напряжения на проводах заземления.

Если это ЦАП высокого разрешения (выше 16 бит), то падение напряжения может быть сравнимо с аналоговым выходным сигналом и значительно превышать выходной сигнал к тому времени, когда вы достигнете 20 бит.

Помните, что цифровые входные сигналы имеют амплитуду в миллион раз больше (для 20-разрядного АЦП), с быстрыми переключающими фронтами и в непосредственной близости от аналогового выхода и земли.

Теперь разделение аналогового и цифрового заземления может минимизировать загрязнение на аналоговом заземлении, но даже в этом случае они будут соединены в некоторый момент, и без особой осторожности между ними произойдет некоторая связь.

Предоставление как истинных, так и инвертированных аналоговых выходов относительно дешево и просто. Они оба содержат этот шум, так как они оба относятся к одному и тому же аналоговому заземлению. Но это синфазный шум, позволяющий дифференциальному усилителю устранить этот шум в месте, относительно удаленном от самого ЦАП.

Дифференциальные сигналы имеют ряд преимуществ:

• Напряжение - это всегда разница между двумя сигналами. Для дифференциального сигнала полное сопротивление одинаково для обоих выходов, в отличие от несимметричного сигнала, где «земля» обычно имеет более низкий импеданс. Для дифференциального выхода источник помех будет видеть один и тот же импеданс на обоих выходах, и поэтому результатом будет синфазный сигнал, который можно отклонить.
• Дифференциальный сигнал имеет двойное колебание сигнала, поскольку оба выхода могут двигаться. Это приводит к четырехкратному увеличению мощности сигнала и удвоенной мощности шума. Это важно для интегральных схем, где напряжение питания часто ограничено технологией.
• Дифференциальные выходы не создают гармоники четного порядка из-за присущей им симметрии.
• Интегральные схемы часто используют дифференциальную структуру внутри по аналогичным причинам. Поэтому дифференциальный выход является естественным продолжением этой концепции.