[原创]差分放大器阻抗匹配计算+阻抗计算小工具

近段时间在项目中使用全差分放大器，在调试带宽指标的时候用到了几级放大器之间的阻抗匹配，查看芯片手册上的计算真是复杂到不可理解的程度（单端输入差分输出的状况）。

通过查资料，发现针对差分阻抗计算的内容，ADI公司官方的应用笔记介绍的比较容易理解。分别是应用笔记-AN1026以及MT-076。

本篇文章，笔者结合ADI应用笔记以及我的理解，说明关于差分放大器使用当中的阻抗匹配问题，而且自行开发了个小软件，帮助设计者计算阻抗网络，提升设计效率。

第一，不须要额外的匹配组件时，差分增益计算须要考虑的问题。

在源端距离差分输入很近且信号源阻抗很小的时候能够不进行额外的网络匹配。下面分别分两种状况介绍其钻孔以及增益计算方法。

1）差分信号输入，无故接电阻匹配的状况。以下图：

此种应用，信号源与差分输入端距离很近，不须要增长端接电阻进行匹配。此时，增益电阻RG应该讲信号源内阻Rs考虑在内，即增益 A=RF/(RG+RS/2)。

2）单端信号输入，差分输出的应用。以下图所示，此种应用场合，为了使差分平衡，须要增大增益电阻RG2，很容易获得A=RF/(RG1+RS)=RF/RG2;  RG2=RG1+RS;

 

第二，出于信号完整性的考虑，须要增长端接电阻来进行阻抗匹配的应用，分为单端输入以及差分输入两种状况说明。

1）DE-DE模式，即差分输入差分输出。此种应用对于端接电阻以及增益计算比较简单，很容易获得合适的设计。以下图所示为DE-DE模式：

 

①因为负反馈以及高开环增益会使得放大器两输入端电压相等，便可看作短接，那么从输入端看进去差分输入阻抗为RIN=2RG;

②假设源端阻抗为RS，为了获得良好的阻抗匹配，须要作到RS=RT//RIN，便可求出端接电阻RT；

须要说明的是，必须是源阻抗小于等于差分输入阻抗的时候，才须要端接电阻在同相输入与反相输入端。

2）SE-DE模式，即单端信号输入差分信号输出的应用，其端接电阻值极端就比较繁琐，须要屡次迭代才能够达到理想的匹配以及增益。

①首先根据应用初步肯定增益电阻RG以及分馈电阻RF，而且RF1=RF2，RG1=RG2以保持差分放大的平衡。以下图示意：

②根据图中式子求出输入端等效阻抗值RIN

③为了匹配信号源阻抗RS，须要作到RS=RT//RIN,能够计算出端接电阻RT

④根据戴维南定力能够获得信号源的等效信号源模型，VIN(等效)=Vin(源)*RT*RS/(RT+RS),简单讲就是分压原理；

而后计算等效信号源的内阻：Rs=RT//RS（RS表明原始内阻，Rs表明等效变换以后的等效内阻）

 

 ⑤更换为等效信号源以后将等效内阻Rs考虑到增益电阻RG1之中，为了保持设计平衡，一样的在RG2端增长一个电阻RTS=Rs,以下图：

 ⑥因为增益电阻增长了RTS，相应的增益会比设计之初增大一些，须要调整RF使得增益达到理想值。依次迭代，直到得出比较理想的增益以及阻抗匹配网络。

 

 第三，鉴于在SE-DE模式使用时，迭代计算比较繁琐，笔者本身设计了一个小软件，能够方便广大工程师少走弯路，高效设计，欢迎试用，有不一样见解的欢迎批评指正。

下载地址：http://pan.baidu.com/s/1skLr8Yh，  密码：2t4n

软件截图以下：

 

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