利用電阻網(wǎng)絡(luò )調整差分放大器的固定增益
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通過(guò)增加一個(gè)外部電阻網(wǎng)絡(luò )，可以降低差分放大器(如MAX9705)的固定增益，獲得所要求增益，但必須考慮電阻網(wǎng)絡(luò )對內部阻抗的影響。本應用筆記討論了估算這一影響的計算公式以及如何選擇電阻網(wǎng)絡(luò )的阻值，并給出一個(gè)計算表格的鏈接。
如果差分放大器的固定增益不能理想地滿(mǎn)足實(shí)際應用的需求，可以增加外部電阻網(wǎng)絡(luò )衰減增益。此類(lèi)調整電路與電阻分壓網(wǎng)絡(luò )類(lèi)似，但最大的不同在于：對于固定增益放大器來(lái)說(shuō)，內部輸入阻抗會(huì )影響外部電阻網(wǎng)絡(luò )(圖1)。對于差分輸入結構，可以簡(jiǎn)化電路，利用一半的等效電路進(jìn)行分析(圖2)。
圖1. MAX9705固定增益音頻放大器配置為差分信號輸入架構(A)或單端信號輸入架構(B)
圖2. 差分配置圖1A的等效電路(一半)，簡(jiǎn)化分析。
以下是差分結構(圖1A)的電壓增益計算公式：
式中，GAIN為放大器固定電壓增益，以dB為單位(MAX9705音頻差分放大器提供6dB、12dB、15.6dB和20dB增益型號，輸入阻抗典型值為20kΩ)。
單端配置下，增益計算公式為：
上述公式假定輸入信號頻率遠遠高于CIN和輸入等效阻抗所構成的高通濾波器的截止頻率。
MAX9705放大器的固定增益誤差典型值在5%以?xún)?；內部輸入阻抗的相對誤差可達±40%，計算系統增益時(shí)必須考慮這一因素的影響。外部電阻也必須按照最大誤差(即±容差的極端值)代入公式計算增益，得到最差條件下增益：
| Worst-Case Tolerance Calculation | |||||
| Lowest Gain | Single-Ended | Differential | Highest Gain | Single-Ended | Differential |
| R1a | +Tolerance | +Tolerance | R1a | -Tolerance | -Tolerance |
| R1b | +Tolerance | +Tolerance | R1b | -Tolerance | -Tolerance |
| R2 | -Tolerance | -Tolerance | R2 | +Tolerance | +Tolerance |
| Ri1 | -Tolerance | -Tolerance | Ri1 | +Tolerance | +Tolerance |
| Ri2 | +Tolerance | -Tolerance | Ri2 | -Tolerance | +Tolerance |
為了降低誤差，選擇相對于Ri而言具有較小阻值的R1。確?？紤]輸入源VIN能夠驅動(dòng)等效負載網(wǎng)絡(luò )。計算最終的系統增益時(shí)，注意VIN的輸出阻抗與衰減電路的輸入阻抗構成了分壓網(wǎng)絡(luò )。負載(RIN)由下式計算。
對于差分結構，RIN = R1 + Ri/(R2/2)。RIN和CIN構成高通濾波器，其截止頻率F-3dB為：F-3dB = 1/(2 × π × RIN × CIN)。
對于單端結構，RIN = R1 + Ri/(R2 + R1/Ri)。衰減網(wǎng)絡(luò )的輸入阻抗(ZIN)為：
其中f為輸入信號的頻率。
對于單端結構，不能直接求出高通濾波器的截止頻率，為了得到F-3dB必須事先知道電阻值。然后，利用公式f = F-3dB得到：ZIN(f) = √2 × ZIN(f = 5000)。
數據表格對于確定合適的電阻阻值和評估系統誤差非常有用，考慮到電阻值的離散性，須確保電阻匹配，可下載表格計算MAX9705在單端或差分配置下的增益和誤差。
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