基于電阻網絡調整差分放大器的固定增益分析

通過增加一個外部電阻網絡，可以降低差分放大器(如MAX9705)的固定增益，獲得所要求增益，但必須考慮電阻網絡對內部阻抗的影響。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絡的阻值，并給出一個計算表格的鏈接。


如果差分放大器的固定增益不能理想地滿足實際應用的需求，可以增加外部電阻網絡衰減增益。此類調整電路與電阻分壓網絡類似，但最大的不同在于：對于固定增益放大器來說，內部輸入阻抗會影響外部電阻網絡(圖1)。對于差分輸入結構，可以簡化電路，利用一半的等效電路進行分析(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%以內；內部輸入阻抗的相對誤差可達±40%，計算系統增益時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：

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。