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1 概述 互導型放大器(又稱跨導型放大器)的輸入信號是電壓量,輸出信號是電流量,其增益稱為互導Gm｡ 互導型放大器是一種電壓/電流模式混合電路,由于其內部只有電壓—電流變換級和電流傳輸級,而沒有電壓傳輸級,因此沒有大擺幅電壓信號和密勒倍增效應,從而具有頻帶寬､高頻性能好及大信號轉換速度高等特性｡互導型放大器的電路結構簡單,電源電壓和功耗均得到了降低｡ 2 主要性能指標 MAX435/MAX436是美國MAXIM公司生產的互導型放大器,MAX435是差分輸出型,MAX436是單端輸出型,其引腳排列如圖1所示｡圖中Z+､Z-端為用戶選擇的二端互導元件或網絡的阻抗連接端口｡ISET端為電源電流控制端,它控制內部電流源｡ISET端與負電源V-端之間需連接一個5.9kΩ的外部電阻RSET,當RSET為5.9kΩ時,MAX435每個輸出端最大輸出電流是%26;#177;10mA,MAX436是%26;#177;20mA｡在電阻RSET兩端需并聯0.22μF陶瓷電容以使電流源去耦｡當輸出負載不需要有源驅動時,可將電阻RSET與 ISET端斷開以降低功耗｡此時MAX435電源電流可降至約450μA?MAX436電源電流降至約850μA｡這兩款器件均有輸出短路保護功能｡MAX435/MAX436的主要性能指標如表1所列｡ 表1 MAX435/MAX436的主要性能指標 參 數 MAX435 MAX436 電源電壓V+､V- %26;#177;5V %26;#177;5V 電源電流Is 35mA 35mA 輸入電壓范圍Vi+､Vi- %26;#177;2.5V %26;#177;2.5V 輸入失調電壓VOS 0.3V 0.3V 失調電壓溫漂ΔVos/ΔT 3.5μV/℃ 3.5μ/℃ 輸入電阻Ri 800kΩ 700kΩ 輸出電壓范圍Vo+､Vo- %26;#177;3.5V %26;#177;3.5V 輸出阻抗Zo 3.5kΩ 3.3kΩ 輸出電流Io %26;#177;10mA %26;#177;20mA 電流增益K 4.00A/A 4.00A/A 轉換速率SR(ZL=25Ω) 550V/μs 550V/μs -3dB帶寬 275MHz 275MHz 表1中的差分輸入電壓Vi= Vi+- Vi-,Zt為Z+､Z-兩端用戶連接的二端互導元件或網絡的阻抗｡差分輸入電壓Vi會生成流入互導元件Zt的電流(從電路結構上講Zt是Vi-I變換電路的一部分,Zt與輸入電阻Ri是概念上根本不同的兩個量),流過互導元件Zt的電流被電路內部預置的電流增益K倍乘,其輸出電流為IO=KVi/Zt｡選取Zt時應保證Vi最大值與Zt最小值的比值小于2.5mA,這樣輸出電流才能不超過最大值｡定義互導型放大器的互導增益時,假如放大器的負載為RL,則互導型放大器的互導增益Gm=Io/Vi=K/Zt,輸出電壓Vo=Gm%26;#215;RL｡ 3 應用電路 MAX435/MAX436可廣泛用于高速儀表放大器､高速濾波器､寬帶高增益帶通放大器､高速差分傳輸線路驅動､接收器中｡它不象電壓型運放那樣需要反饋回路及相位補償｡下面列舉幾個典型電路｡ (1)求和放大電路見圖2a｡Vo=(Gm1+Gm2)RL (2)低通放大電路見圖2b｡極點頻率FP=1/(2πRLCL),通帶增益GB=K?RL/Rt ｡若將Rt改為RC串聯電路,即可組成帶通放大電路｡而若將Rt改為RC串聯電路,同時又去掉電容CL,便可組成高通放大電路｡若用晶體代替Rt且去掉電容CL,便可組成晶體調諧放大電路,其諧振頻率為晶體頻率｡利用多個MAX436可組成二階低通､高通､帶通濾波器｡ (3)視頻雙絞線驅動/接收器電路,見圖3｡基帶視頻信號的傳輸距離可達1500米｡ (4)利用MAX436實現接地模擬電阻,見圖4｡圖中的輸入阻抗Zi由下面的式子導出: Ii+Io=0 Io=ViK/Rt Zi=Vi/Ii=Rt/K 而Gm=K/Rt 所以,由上式得出:Zi=1/Gm (5)利用MAX436實現回轉器,見圖5｡圖中的阻抗Zi由下面的式子導出: I01=ViGm1 Vo=I01ZL I02=VoGm2=Vi Gm1 Gm2 ZL Ii=-I02 由上式得出:Zi=Vi/Ii=1/(Gm1 Gm2 ZL) 輸入阻抗Zi等于對端所接阻抗的倒數乘以系數,實現了回轉器的功能｡若ZL是電容,則Zi為模擬電感｡ (6)利用MAX436實現頻變負電阻,見圖6｡由于 I2(S)=Gm3V1(S) I3(S)=Gm4 I2(S)/SC1 I4(S)=Gm5 I3(S)/SC2 I1(S)+I4(S)=0 從節點A向右看的輸入的阻抗為Z′i(S)=V1(S)/I1(S)=(S2C1C2)/(Gm3 Gm4 Gm5) Z′i(S)具有S2階次,稱為超電感,Gm1､Gm2組成接地回轉器,對Z′i作倒置變換,得到輸入阻抗為: Zi(S)=Vi(S)/Ii(S)=(Gm3 Gm4 Gm5)/(S2 C1C2 Gm1Gm2)=1/(S2D) D=(C1 C2 Gm1 Gm2)/(Gm3 Gm4 Gm5) D具有秒%26;#183;法拉的量綱｡若將上面公式中的模擬超電感Z′i(S)經過一個浮地回轉器倒置,則可構成浮地頻變負電阻｡ 利用互導放大器的優異性能還可以組成浮地模擬電阻､接地電容倍乘器､浮地電容倍乘器､電壓模式積分器､電流模式積分器等電路｡ |
