互导型放大器MAX435/36的性能指标及应用电路分析
１、概述
互导型放大器（又称跨导型放大器）的输入信号是电压量，输出信号是电流量，其增益称为互导ｇｍ。 互导型放大器是一种电压／电流模式混合电路，由于其内部只有电压—电流变换级和电流传输级，而没有电压传输级，因此没有大摆幅电压信号和密勒倍增效应，从而具有频带宽、高频性能好及大信号转换速度高等特性。互导型放大器的电路结构简单，电源电压和功耗均得到了降低。
２、主要性能指标
ｍａｘ４３５／ｍａｘ４３６是美国ｍａｘｉｍ公司生产的互导型放大器，ｍａｘ４３５是差分输出型，ｍａｘ４３６是单端输出型，其引脚排列如图１所示。图中ｚ＋、ｚ－端为用户选择的二端互导元件或网络的阻抗连接端口。ｉｓｅｔ端为电源电流控制端，它控制内部电流源。ｉｓｅｔ端与负电源ｖ－端之间需连接一个５．９ｋω的外部电阻ｒｓｅｔ，当ｒｓｅｔ为５．９ｋω时，ｍａｘ４３５每个输出端最大输出电流是±１０ｍａ，ｍａｘ４３６是±２０ｍａ。在电阻ｒｓｅｔ两端需并联０．２２μｆ陶瓷电容以使电流源去耦。当输出负载不需要有源驱动时，可将电阻ｒｓｅｔ与 ｉｓｅｔ端断开以降低功耗。此时ｍａｘ４３５电源电流可降至约４５０μａ？ｍａｘ４３６电源电流降至约８５０μａ。这两款器件均有输出短路保护功能。ｍａｘ４３５／ｍａｘ４３６的主要性能指标如表１所列。
表１中的差分输入电压ｖｉ＝ ｖｉ＋－ ｖｉ－，ｚｔ为ｚ＋、ｚ－两端用户连接的二端互导元件或网络的阻抗。差分输入电压ｖｉ会生成流入互导元件ｚｔ的电流（从电路结构上讲ｚｔ是ｖｉ－ｉ变换电路的一部分，ｚｔ与输入电阻ｒｉ是概念上根本不同的两个量），流过互导元件ｚｔ的电流被电路内部预置的电流增益ｋ倍乘，其输出电流为ｉｏ＝ｋｖｉ／ｚｔ。选取ｚｔ时应保证ｖｉ最大值与ｚｔ最小值的比值小于２．５ｍａ，这样输出电流才能不超过最大值。定义互导型放大器的互导增益时，假如放大器的负载为ｒｌ，则互导型放大器的互导增益ｇｍ＝ｉｏ／ｖｉ＝ｋ／ｚｔ，输出电压ｖｏ＝ｇｍ×ｒｌ。
３、应用电路
ｍａｘ４３５／ｍａｘ４３６可广泛用于高速仪表放大器、高速滤波器、宽带高增益带通放大器、高速差分传输线路驱动、接收器中。它不象电压型运放那样需要反馈回路及相位补偿。下面列举几个典型电路。
（１）求和放大电路见图２ａ。ｖｏ＝（ｇｍ１＋ｇｍ２）ｒｌ
（２）低通放大电路见图２ｂ。极点频率ｆｐ＝１／（２πｒｌｃｌ），通带增益ｇｂ＝ｋ？ｒｌ／ｒｔ？。若将ｒｔ改为ｒｃ串联电路，即可组成带通放大电路。而若将ｒｔ改为ｒｃ串联电路，同时又去掉电容ｃｌ，便可组成高通放大电路。若用晶体代替ｒｔ且去掉电容ｃｌ，便可组成晶体调谐放大电路，其谐振频率为晶体频率。利用多个ｍａｘ４３６可组成二阶低通、高通、带通滤波器。
（３）视频双绞线驱动／接收器电路，见图３。基带视频信号的传输距离可达１５００米。
（４）利用ｍａｘ４３６实现接地模拟电阻，见图４。图中的输入阻抗ｚｉ由下面的式子导出：
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实现回转器，见图５。图中的阻抗ｚｉ由下面的式子导出：
ｉ０１＝ｖｉｇｍ１
ｖｏ＝ｉ０１ｚｌ
ｉ０２＝ｖｏｇｍ２＝ｖｉ ｇｍ１ ｇｍ２ ｚｌ
ｉｉ＝－ｉ０２
由上式得出：ｚｉ＝ｖｉ／ｉｉ＝１／（ｇｍ１ ｇｍ２ ｚｌ）
输入阻抗ｚｉ等于对端所接阻抗的倒数乘以系数，实现了回转器的功能。若ｚｌ是电容，则ｚｉ为模拟电感。
（６）利用ｍａｘ４３６实现频变负电阻，见图６。由于
ｉ２（ｓ）＝ｇｍ３ｖ１（ｓ）
ｉ３（ｓ）＝ｇｍ４ ｉ２（ｓ）／ｓｃ１
ｉ４（ｓ）＝ｇｍ５ ｉ３（ｓ）／ｓｃ２
ｉ１（ｓ）＋ｉ４（ｓ）＝０
从节点ａ向右看的输入的阻抗为ｚ′ｉ（ｓ）＝ｖ１（ｓ）／ｉ１（ｓ）＝（ｓ２ｃ１ｃ２）／（ｇｍ３ ｇｍ４ ｇｍ５）
ｚ′ｉ（ｓ）具有ｓ２阶次，称为超电感，ｇｍ１、ｇｍ２组成接地回转器，对ｚ′ｉ作倒置变换，得到输入阻抗为：
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·法拉的量纲。若将上面公式中的模拟超电感ｚ′ｉ（ｓ）经过一个浮地回转器倒置，则可构成浮地频变负电阻。
利用互导放大器的优异性能还可以组成浮地模拟电阻、接地电容倍乘器、浮地电容倍乘器、电压模式积分器、电流模式积分器等电路。
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表１中的差分输入电压ｖｉ＝ ｖｉ＋－ ｖｉ－，ｚｔ为ｚ＋、ｚ－两端用户连接的二端互导元件或网络的阻抗。差分输入电压ｖｉ会生成流入互导元件ｚｔ的电流（从电路结构上讲ｚｔ是ｖｉ－ｉ变换电路的一部分，ｚｔ与输入电阻ｒｉ是概念上根本不同的两个量），流过互导元件ｚｔ的电流被电路内部预置的电流增益ｋ倍乘，其输出电流为ｉｏ＝ｋｖｉ／ｚｔ。选取ｚｔ时应保证ｖｉ最大值与ｚｔ最小值的比值小于２．５ｍａ，这样输出电流才能不超过最大值。定义互导型放大器的互导增益时，假如放大器的负载为ｒｌ，则互导型放大器的互导增益ｇｍ＝ｉｏ／ｖｉ＝ｋ／ｚｔ，输出电压ｖｏ＝ｇｍ×ｒｌ。
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