ADC驅(qū)動(dòng)器或差分放大器設(shè)計(jì)指南

圖2：差分放大器的輸入阻抗。

因?yàn)閮蓚€(gè)放大器輸入端之間的電壓被負(fù)反饋驅(qū)動(dòng)到零，因此兩個(gè)輸入端處于連接狀態(tài)，差分輸入阻抗RIN就簡單地等于2×RG。為了匹配傳輸線阻抗RL，需要將由公式11計(jì)算得到的電阻RT跨接在差分輸入端。圖3給出了典型的電阻值，其中RF =RG=200Ω，理想的RL, dm=100Ω，RT=133Ω。

(11)

圖3：匹配100Ω傳輸線。

單端輸入的端接更加麻煩。圖4描述了采用單端輸入和差分輸出的ADC驅(qū)動(dòng)器工作原理。

圖4：采用單端輸入的ADC驅(qū)動(dòng)器例子。

雖然輸入是單端的，但VIN, dm等于VIN。因?yàn)殡娮鑂F和RG是相等和平衡的，因此增益是1，而且差分輸出VOP–VON等于輸入，即4Vp-p。VOUT, cm=VOCM=2.5V，而且從下方的反饋電路可以看出，輸入電壓VA+和VA-等于VOP/2。

根據(jù)公式3和公式4，VOP=VOCM+VIN/2，即2.5V±1V的同相擺幅；VON=VOCM–VIN/2，即2.5V±1V的反相擺幅。這樣，VA+和VA-的擺幅等于1.25V±0.5V。必須由VIN提供的電流交流分量等于(2V–0.5V)/500Ω=3mA，因此到地的電阻必須匹配，從VIN看過去為667Ω。

當(dāng)每個(gè)環(huán)路的反饋系數(shù)都匹配時(shí)，公式12就是計(jì)算這個(gè)單端輸入電阻的通式，其中RIN, se是單端輸入電阻。

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這是計(jì)算終結(jié)電阻的出發(fā)點(diǎn)。然而值得注意的是，放大器增益公式基于零阻抗輸入源的假設(shè)。由于存在單端輸入造成的不平衡而必須加以匹配的重要源阻抗只會(huì)增加上面RG的阻值。為了保持平衡，必須增加下面RG的阻值來實(shí)現(xiàn)匹配，但這會(huì)影響增益值。雖然可以為解決端接單端信號(hào)問題而采用一個(gè)封閉形式的解決方案，但一般使用迭代的方法。在下面的例子中這種需求將變得很明顯。

在圖5中，為了保持低的噪聲，要求單端到差分增益為1，輸入終結(jié)電阻為50Ω，反饋和增益電阻值在200Ω左右。

根據(jù)公式12可以算出單端輸入電阻為267Ω。公式13表明，并聯(lián)電阻RT應(yīng)等于61.5Ω，才能將267Ω輸入電阻減小至50Ω。

圖5：單端輸入阻抗。

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圖6是帶源電阻和終端電阻的電路。帶50Ω源電阻的源開路電壓為2Vp-p。當(dāng)源用50Ω端接時(shí)，輸入電壓減小到1Vp-p，這個(gè)電壓也是單位增益驅(qū)動(dòng)器的差分輸出電壓。

圖6：帶源電阻和終端電阻的單端電路。

這個(gè)電路初看起來非常完整，但不匹配的61.5Ω電阻與50Ω的并聯(lián)并增加到了上面的RG電阻，這就改變了增益和單端輸入電阻，并且造成反饋系數(shù)失配。在低增益情況下，輸入電阻的變化很小，暫時(shí)可以忽略，但反饋系數(shù)仍然必須匹配。解決這個(gè)問題的最簡單方法是增加下面RG的阻值。圖7是一種Thévenin等效電路，其中上方的并聯(lián)組合用作源電阻。

圖7：輸入源的Thévenin等效電路。

有了這種替代方案后，就可以將27.6Ω的電阻RTS增加到下面的環(huán)路中實(shí)現(xiàn)環(huán)路反饋系數(shù)的匹配，如圖8所示。

圖8：平衡的單端端接電路。