寬帶互導(dǎo)型放大器MAX435/MAX436

１ 概述

互導(dǎo)型放大器（又稱(chēng)跨導(dǎo)型放大器）的輸入信號(hào)是電壓量，輸出信號(hào)是電流量，其增益稱(chēng)為互導(dǎo)Ｇｍ。 互導(dǎo)型放大器是一種電壓／電流模式混合電路，由于其內(nèi)部只有電壓—電流變換級(jí)和電流傳輸級(jí)，而沒(méi)有電壓傳輸級(jí)，因此沒(méi)有大擺幅電壓信號(hào)和密勒倍增效應(yīng)，從而具有頻帶寬、高頻性能好及大信號(hào)轉(zhuǎn)換速度高等特性。互導(dǎo)型放大器的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電源電壓和功耗均得到了降低。

２ 主要性能指標(biāo)

ＭＡＸ４３５／ＭＡＸ４３６是美國(guó)ＭＡＸＩＭ公司生產(chǎn)的互導(dǎo)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(hù)選擇的二端互導(dǎo)元件或網(wǎng)絡(luò)的阻抗連接端口。ＩＳＥＴ端為電源電流控制端，它控制內(nèi)部電流源。ＩＳＥＴ端與負(fù)電源Ｖ－端之間需連接一個(gè)５．９ｋΩ的外部電阻ＲＳＥＴ，當(dāng)ＲＳＥＴ為５．９ｋΩ時(shí)，ＭＡＸ４３５每個(gè)輸出端最大輸出電流是±１０ｍＡ，ＭＡＸ４３６是±２０ｍＡ。在電阻ＲＳＥＴ?xún)啥诵璨⒙?lián)０．２２μＦ陶瓷電容以使電流源去耦。當(dāng)輸出負(fù)載不需要有源驅(qū)動(dòng)時(shí)，可將電阻ＲＳＥＴ與 ＩＳＥＴ端斷開(kāi)以降低功耗。此時(shí)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(hù)功能。ＭＡＸ４３５／ＭＡＸ４３６的主要性能指標(biāo)如表１所列。

表1 MAX435/MAX436的主要性能指標(biāo)

表１中的差分輸入電壓Ｖｉ＝ Ｖｉ＋－ Ｖｉ－，Ｚｔ為Ｚ＋、Ｚ－兩端用戶(hù)連接的二端互導(dǎo)元件或網(wǎng)絡(luò)的阻抗。差分輸入電壓Ｖｉ會(huì)生成流入互導(dǎo)元件Ｚｔ的電流（從電路結(jié)構(gòu)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(gè)量），流過(guò)互導(dǎo)元件Ｚｔ的電流被電路內(nèi)部預(yù)置的電流增益Ｋ倍乘，其輸出電流為ＩＯ＝ＫＶｉ／Ｚｔ。選?。冢魰r(shí)應(yīng)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(guò)最大值。定義互導(dǎo)型放大器的互導(dǎo)增益時(shí)，假如放大器的負(fù)載為ＲＬ，則互導(dǎo)型放大器的互導(dǎo)增益Ｇｍ＝Ｉｏ／Ｖｉ＝Ｋ／Ｚｔ,輸出電壓Ｖｏ＝Ｇｍ×ＲＬ。

３ 應(yīng)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(qū)動(dòng)、接收器中。它不象電壓型運(yùn)放那樣需要反饋回路及相位補(bǔ)償。下面列舉幾個(gè)典型電路。

(１)求和放大電路見(jiàn)圖２ａ。Ｖｏ＝(Ｇｍ１＋Ｇｍ２)ＲＬ

(２)低通放大電路見(jiàn)圖２ｂ。極點(diǎn)頻率ＦＰ＝１／(２πＲＬＣＬ)，通帶增益ＧＢ＝Ｋ?ＲＬ／Ｒｔ?。若將Ｒｔ改為ＲＣ串聯(lián)電路，即可組成帶通放大電路。而若將Ｒｔ改為ＲＣ串聯(lián)電路，同時(shí)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(diào)諧放大電路，其諧振頻率為晶體頻率。利用多個(gè)ＭＡＸ４３６可組成二階低通、高通、帶通濾波器。

(３)視頻雙絞線驅(qū)動(dòng)／接收器電路，見(jiàn)圖３。基帶視頻信號(hào)的傳輸距離可達(dá)１５００米。

圖3

    (４)利用ＭＡＸ４３６實(shí)現(xiàn)接地模擬電阻，見(jiàn)圖４。圖中的輸入阻抗Ｚｉ由下面的式子導(dǎo)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(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)器，見(jiàn)圖５。圖中的阻抗Ｚｉ由下面的式子導(dǎo)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(duì)端所接阻抗的倒數(shù)乘以系數(shù)，實(shí)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)器的功能。若ＺＬ是電容，則Ｚｉ為模擬電感。

(６)利用ＭＡＸ４３６實(shí)現(xiàn)頻變負(fù)電阻，見(jiàn)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(jié)點(diǎn)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(chēng)為超電感，Ｇｍ１、Ｇｍ２組成接地回轉(zhuǎn)器，對(duì)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·法拉的量綱。若將上面公式中的模擬超電感Ｚ′ｉ(Ｓ)經(jīng)過(guò)一個(gè)浮地回轉(zhuǎn)器倒置，則可構(gòu)成浮地頻變負(fù)電阻。

利用互導(dǎo)放大器的優(yōu)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。