ADC驅(qū)動器或差分放大器設(shè)計(jì)指南

圖2：差分放大器的輸入阻抗。

因?yàn)閮蓚€放大器輸入端之間的電壓被負(fù)反饋驅(qū)動到零，因此兩個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)動器工作原理。

圖4：采用單端輸入的ADC驅(qū)動器例子。

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

(12)

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，但這會影響增益值。雖然可以為解決端接單端信號問題而采用一個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，輸入電壓減小到1Vp-p，這個電壓也是單位增益驅(qū)動器的差分輸出電壓。

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，暫時可以忽略，但反饋系數(shù)仍然必須匹配。解決這個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。