全差分运算放大器单端输入,阻抗匹配设计

单端输入阻抗公式推导

由此得到下式中(1)(2),再根据运放的虚短,虚断得到(3)(4) 

(1)(2)(3)(4)结合得到(5)式: 

由于,则 。

单端输入,阻抗匹配

1.求单端输入阻抗

根据上一部分的推导得: 

图1

2.降低输入阻抗

为使输入阻抗等于50Ω,并联一个小电阻使得

根据阻值表选择最为相近的误差在1%的52.3Ω。 

图2

3.平衡增益

由于上环路增加了终端电阻,导致上下两个环路增益不相等,因此需要在下环路串联一个矫正电阻。根据戴维宁定理,对输入源和进行等效变换得到图3。

图3

因此 

图4

4.调整差分运放增益

根据图4知,等效的值增大,使得运放增益降低,

至此,差分运算放大器的增益由原来的变为 增益降低,如果想要输出,可以根据公式(6)可以算出需要把RF变为多少。

此时RF*≈2K 

疑问:

更改了RF的值,根据输入阻抗的公式,按照图4计算,发现输入阻抗不等于50Ω,这个RF值的更改会不会导致先前的匹配工作白白浪费。还是我不应从等效电路去计算输入阻抗,希望有大佬帮忙解答。

参考资料:

1.差分放大电路阻抗匹配_哔哩哔哩_bilibili

2.ada4940-1/ ada4940-2数据手册中APPLICATIONS INFORMATION部分Terminating a Single-Ended Input.

### 差分运算放大器电路概述 差分CMOS运算放大器是一种重要的模拟集成电路组件,在高性能信号处理领域有着广泛应用。这种类型的运放具有高共模抑制比(CMRR),低噪声特性,以及良好的线性度。 #### 工作原理 差分CMOS运算放大器采用两个对称的输入级来接收一对相反相位的输入电压信号,并将其转换成相应的输出电流变化量[^2]。由于采用了完对称结构,因此可以有效消除偶次谐波失真并提高电源抑制能力。此外,该架构还能够提供更好的匹配性能和更高的增益带宽积。 #### 设计方法 设计一个完整的差分CMOS运算放大器通常需要经历几个关键技术阶段: - **电路拓扑选择**:根据具体需求选取合适的前配置方式(如折叠式 cascode 或 Wilson 放大器),这决定了整个系统的频率响应特性和稳定性。 - **关键参数计算**:确定偏置条件下的静态操作点;评估动态范围内的交流行为;优化补偿网络以确保稳定运行而不牺牲速度表现。 - **仿真验证**:利用SPICE工具进行面测试,包括瞬态分析、AC扫描、DC扫频等实验手段,从而确认理论模型与实际硬件之间的一致性。 ```matlab % MATLAB代码用于绘制简的Bode图作为示例 figure; bodemag(tf([10],[1 5])); title('Example Bode Plot'); xlabel('Frequency (rad/s)'); ylabel('Magnitude (dB)'); grid on; ``` #### 应用场景 这类器件广泛应用于通信基站收发信机中的自动增益控制(AGC)模块、音频设备里的前置放大元以及其他任何要求精确测量微弱电信号的地方。特别是在高速数据传输链路里,它们能显著提升系统整体效能的同时保持较低功耗水平。
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