多くのDACに差動出力があるのはなぜですか？

PCM1794（電流出力）やPCM1793（電圧出力）などの多くのDACは、差動出力を備えています。差動アンプを介して出力信号をグラウンド基準のACに変換する簡単な方法以外に、これの利点は何ですか。

同じチップ上の他のピンは、ロジックレベル信号を伝送します。これにより、測定可能な電流がこれらのピンの入力インピーダンスに流れ、DAC内のさらなるスイッチングアクティビティが発生します。

これらの電流により、GNDボンドワイヤで電圧降下が発生します。

高解像度DAC（16ビット以上）の場合、これらの電圧降下はアナログ出力信号に匹敵し、20ビットに達するまでに出力信号よりかなり大きくなります。

デジタル入力信号は、振幅が100倍（20ビットADCの場合）、スイッチングエッジが高速で、アナログ出力とグラウンドのすぐ近くにあることに注意してください。

アナログとデジタルのアースを分離することで、アナログアースの汚染を最小限に抑えることができますが、たとえそうであっても、それらはある時点で接続され、特別な注意を払わなければ、それらの間に何らかの結合が生じます。

真と反転の両方のアナログ出力を提供することは、比較的安価で簡単です。どちらも同じアナロググランドを基準としているため、どちらにもこのノイズが含まれています。しかし、これはコモンモードノイズであり、DACから比較的離れた場所で差動アンプがこのノイズを除去できるようにします。

差動信号には多くの利点があります。

• 電圧は常に2つの信号の差です。差動信号の場合、「グラウンド」のインピーダンスが通常低いシングルエンド信号とは対照的に、インピーダンスは両方の出力で同じです。差動出力の場合、干渉源は両方の出力で同じインピーダンスを示すため、結果として、コモンモード信号が拒否される可能性があります。
• 両方の出力が移動できるため、差動信号の信号振幅は2倍になります。これにより、信号パワーが4倍になり、ノイズパワーが2倍になります。これは、電源電圧がテクノロジーによって制限されることが多いICにとって重要です。
• 差動出力は、固有の対称性のため、次数の高調波を生成しません。
• 同様の理由で、集積回路は内部で差動構造を使用することがよくあります。したがって、差動出力はこの概念の自然な拡張です。