АЦП с дифференциальными входами становятся все более популярными. Такая популярность неудивительна, поскольку дифференциальные входы дают ряд преимуществ: хорошее подавление синфазных помех, удвоение доступного динамического диапазона без удвоения напряжения питания и подавление четных гармоник, добавляющихся при несимметричном входе. Но дифференциальная структура входа не устраняет нередкую необходимость в дополнительном усилении сигнала между источником и АЦП. В таких случаях часто используется классический инструментальный усилитель на трех операционных усилителях (Рисунок 1). Эта популярная схема обеспечивает превосходное подавление синфазного сигнала и высокое входное сопротивление. Схема также имеет выходную клемму опорного напряжения REF, позволяющую привязывать выходной сигнал к напряжению, отличному от потенциала земли. Однако эта схема имеет несимметричный выход (относительно опорного вывода), и поэтому плохо подходит для АЦП с дифференциальным входом.
 | |
| Рисунок 1. | Классический инструментальный усилитель на трех операционных усилителях не обеспечивает дифференциальных выходов. |
Рисунок 2 иллюстрирует два простых способа создания инструментального усилителя с дифференциальными входами. На Рисунке 2а усилитель IC4 и связанные с ним резисторы обратной связи подключены параллельно исходному выходному усилителю, но с обратной полярностью относительно первоначальной схемы. Два выхода вместе обеспечивают нужную функцию, однако для схемы требуется много согласованных резисторов. Кроме того, для управления синфазным опорным входом может потребоваться ток в несколько миллиампер, в зависимости от сопротивлений резисторов и напряжений питания. Тем не менее, схема выполняет свою работу, и ее можно построить, используя высококачественный счетверенный операционный усилитель (ОУ) и несколько резисторов. Более эффективный и элегантный подход показан на Рисунке 2б, в котором используются только четыре резистора из необходимых в исходном выходном каскаде. В этой схеме усилители IC3 и IC4 на Рисунке 2а заменены современным полностью дифференциальным операционным усилителем, таким как AD8138. Сигналы на двух выходах усилителя изменяются симметрично относительно напряжения его высокоимпедансного синфазного опорного входа. Дифференциальные выходы обеспечивают чистый и простой интерфейс к АЦП с дифференциальным входом.
 | |
| Рисунок 2. | Инструментальный усилитель на четырех ОУ (а) обеспечивает дифференциальные выходы, но требует много согласованных резисторов. Усилитель с дифференциальным выходом (б) уменьшает количество микросхем в схеме на Рисунке 2а до трех. |