类似设计思路发表于2009年7月20日的
EDN杂志。
如果差分放大器的固定增益不能理想地满足实际应用的需求,可以增加外部电阻网络衰减增益。此类衰减电路与电阻分压网络类似,但最大的不同在于:对于固定增益放大器来说,内部输入阻抗会影响外部电阻网络(
图1)。对于差分输入结构,可以简化电路,利用一半的等效电路进行分析(
图2)。
图1. MAX98300固定增益音频放大器配置为差分信号输入架构(A)或单端信号输入架构(B)
图2. 差分配置图1A的等效电路(一半),简化分析。
以下是差分结构(图1A)的电压增益计算公式:
式中,GAIN为放大器固定电压增益,以dB为单位(
MAX98300音频差分放大器提供0dB、3dB、6dB、9dB和12dB增益型号。6dB、9dB和12dB增益配置器件的输入阻抗典型值为20kΩ,3dB增益配置器件的输入阻抗典型值为28kΩ,0dB增益配置器件的输入阻抗典型值为40kΩ)。
单端配置下,增益计算公式为:
上述公式假定输入信号频率远远高于C
IN和输入等效阻抗所构成的高通滤波器的截止频率。
MAX98300放大器的固定增益误差典型值在5%以内;内部输入阻抗的绝对误差可达±50%,计算系统增益时必须考虑这一因素的影响。计算增益容差时,应在最差条件下,考虑外部电阻的容差这一因素。外部电阻也必须按照最大误差(即±容差的极端值)代入公式计算增益,得到最差条件下增益:
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 |
为了降低误差,选择相对于Ri而言具有较小阻值的R1。确保考虑输入源V
IN能够驱动等效负载网络。计算最终的系统增益时,注意V
IN的输出阻抗与衰减电路的输入阻抗构成了分压网络。负载(R
IN)由下式计算。
对于差分结构,R
IN = R1 + Ri/(R2/2)。R
IN和C
IN构成高通滤波器,其截止频率F
-3dB为:F
-3dB = 1/(2 ×
π × R
IN × C
IN)。
对于单端结构,R
IN = R1 + Ri/(R2 + R1/Ri)。衰减网络的输入阻抗(Z
IN)为:
其中,f为输入信号的频率。
对于单端结构,不能直接求出高通滤波器的截止频率,为了得到F
-3dB必须事先知道电阻值。然后,利用公式f = F
-3dB得到:Z
IN(f) = √2 × Z
IN(f = 5000)。
数据表格对于确定合适的电阻阻值和评估系统误差非常有用,考虑到电阻值的离散性,须确保电阻匹配,可
下载表格计算MAX98300在单端和差分配置下的增益及其误差。
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