差動出力アンプは、高精度とノイズ耐性を必要とし、シグナル インテグリティを実現するように設計されているシステムで広く求められています。差動出力アンプには、正と負の 2 つの出力があります。これらは大きさは同じですが、位相は逆になっています。差動出力アンプには、2 つの等しく平衡化された出力信号があり、信号を劣化させずにグランド シフトに対応できるため、高精度かつ高性能なアプリケーションに適しています。これらのデバイスは、アンプがグランド シフトの影響を受けないため、シグナル インテグリティを維持しながら、出力信号の長距離配線を可能にします。

差動出力アンプを使用する場合、設計上の考慮事項がいくつかあります。これらの考慮事項の 1 つは、PCB レイアウトです。PCB レイアウトが不適切な場合、アンプが高精度の同相出力電圧を維持する能力が低下する可能性があります。差動アンプは反転パスと非反転パスの両方に依存するため、出力誤差を最小限に抑えるには、両方の出力ラインの PCB 配線長を等しくすることで、対称性を維持することが不可欠です。差動出力アンプを A/D コンバータ (ADC) に構成するための設計オプションはいくつかあります。オプション 1 は、図 2-1 に示すように、差動出力アンプを差動入力 ADC に直接接続する構成です。ただし、MSP430 や C2000 などのプロセッサには、シングルエンド入力 ADC が組み込まれています。そのため、ADC と直接接続するために、差動信号をシングルエンド信号に変換する必要があります。シングルエンド入力 ADC の出力には、図 2-1 のオプション 2 に示すように、差動からシングルエンド出力に変換するのが最適な設計です。

図 2-1 差動出力構成

この構成では、追加のアンプを使用して、差動信号をシングルエンド信号に変換して ADC に直接出力します。差動からシングルエンド出力段への接続の詳細については、『±250mV の入力範囲、シングルエンド出力電圧の絶縁電流センシング回路』、アナログ エンジニア向け回路を参照してください。もう 1 つの設計では、図 2-1 のオプション 3 に示すように、2 つのシングルエンド入力 ADC を使用して、MCU 内で値を減算します。ただし、オプション 3 には複合誤差が発生するという欠点があり、追加の ADC が必要であるため、あまり魅力的ではありません。