使用有源匹配和新型放大器实现宽频带输入匹配Z（第2/2部分） 放大器

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关键字：有源匹配   放大器   输入匹配   噪声   平衡-不平衡变压器  
摘要：虽然所有全差分放大器(FDA)都能将单端输入信号转换为差分输出，但迄今还没有一种表现出足够的性能，可在没有输入点附加电阻器接地时提供良好输入阻抗匹配。如果能够消除电阻器接地，同时仍然提供极宽频带阻抗匹配，则可提供相当低噪声的实现。
第1部分综述了使用一个FDA实现单端转差分的两个选择，其中只使用一个FDA而没有平衡-不平衡变压器的典型方案包括一个附加电阻器接地，以获得部分输入阻抗匹配。第2部分将消除该电阻器，以复用新器件的独特宽频带共模带宽，并显示该简化型“有源平衡-不平衡变压器”实现的潜在设计范围和性能。

FDA输入提供的有源输入匹配

认真观察图4（第1部分）中的输入网络来寻找信号通路，输入阻抗与50Ω值的实际匹配并非一目了然。该电路的一个有趣方面是，由于共模回路的作用，朝Rg1看的输入阻抗高于实体电阻器值。

如果输出Vcm电压在单端输入信号改变时保持固定，则求和点的平均输入电压必须随输入电压而改变。所以要增加输入电压就要同时增加Rg1另一侧的电压。这具有阻碍电流流入Rg1元件的效应，使得该通路表现为较之于期望更高的阻抗。正是典型FDA方案的有源输入阻抗方面提供了该拓扑，所以难以对闭合式解决方案进行分析。

如果设计人员想获得与Rs匹配的输入阻抗和从Rg1至差分输出电压的目标增益Av，一种方法当是Rf元件选择只是为了满足其他约束条件时求解所需的Rt元件。该结果是由式(1)给出的Rt的二次解（参考7）。


式1

该式在设计需要选择反馈电阻器(Rf)时极为有用。例如，使用一个基于电流反馈(CFA)的FDA来实现图4就希望使Rf接近建议值，以保证最佳频率响应。其他情况可能包括，出于载荷考虑而需要避免非常低的值和/或出于噪声缘故而需要避免非常高的值。无论是哪种情况，使用式1求解图4中的Rt终端元件，然后代入式2和式3，获得Rg1和Rg2值。


式2


式3

这些解给出了典型FDA单端转差分设计的一个非常一般的解集，如果根本不使用Rt元件会怎样？使用该元件的目的常常是限制输入匹配偏离，例如向Rg1看进去的有源匹配由于低内部共模回路而在较低频率时偏离。这种情况就是实际上几乎所有FDA都具有相对低的共模回路带宽，并有可能需要Rt元件来保持可接受输入匹配至更高频率。

对于图7所示的ISL55210，直至高频率的优异匹配来自>1.5GHz小信号共模回路带宽，其使向Rg1看进去的阻抗保持非常接近该拓扑的设计值。借助这一宽带宽，如果Rf元件不需要像使用基于VFA的器件那样受约束，则如果该匹配能够保持，消除Rt元件就应当降低图4电路的噪声。求解无穷Rt就是对式1的零系数有效地求解分母。