Page 53 - 企業轉型腳步不停歇2022年數位優先世界成形

DESIGN CORNER
圖2:gm (dB)與頻率(Hz)關係曲線圖(單位分貝轉換為西門子)。
(來源:德州儀器)
圖3:JFET前置放大電路的閉迴路增益(dB)與頻率(Hz)回應關係圖。
(來源:德州儀器)
使其兩個輸入端保持基本一致。因 此，絕大部分電流gm×vgs將在通帶 的中間通過電阻R1，在vout處產生放 大電壓，公式(1)計算前饋增益(Av): Av≈gm × R1(V/V) (1)
可以使用圖2中的模擬測量將 gm從分貝轉換為西門子(mA/V)或 Ω-1，如公式(2)所示。 gm=10-36.08dB/20dB=15.7ms (2)
公式(3)和公式(4)顯示前饋 增 益 為:
圖4:閉迴路解決方案中輸入參考電壓雜訊密度的頻響曲線。 (來源:德州儀器)
Av=15.7ms×1MΩ=15.7kV/V (3) AdB=83.92dB (4) 由於晶圓製程變化可使gm產生 高達30%的變化，因此添加回饋網 路(β)將保持可預測的閉迴路增益。 回饋網路β由電阻RF2、RS1和RS2，以 及電容Cs組成，是一個串聯-並聯負 反饋網路。β網路透過分流運算放 大器的輸出對vout進行採樣，並回 饋與vgs串聯的比例電壓vfb。在通 帶頻率上，Cs視為短路，公式(5)和
JFET的源節點是電路的回饋 求和節點。在此配置中，迴圈是閉 合的。如果vout升高，則vfb升高。源 節點處vfb的增加會降低vgs，導致 流過跨阻電阻R1的電流gm × vgs變 小。最終結果是vout的降低，從而完 成前置放大器的負反饋迴路，圖3顯 示了JFET前置放大器電路的閉迴路 增益與頻率響應。
的頻率回應。該閉迴路解決方 案的1/f (10Hz)雜訊極低(低至 1.99nV/√Hz)，而在1kHz的寬頻範 圍 內，雜 訊 也 低 至 1 . 1 8 n V / √H z，具 體 如 圖 4 所 示。請 注 意，為了保 證 卓 越的性能，必須提供純淨的電源。
公式(6)表示小訊號增益，近似為: Acl≈RF/RS2+1 (5) Acl≈1001V/V or 60dB (6)
前置放大器電路可提供非 常高的增益(高達60dB)，在大 約17Hz~43kHz之間提供平坦
在專業麥克風、音訊介面、混 音器、調音器和吉他放大器等應用 中，放大小訊號非常具有挑戰性。 這些類型的應用可受益於能夠提 供偏置靈活性、高輸入阻抗和低雜 訊的離散JFET放大器。
2022年1月 | www.eettaiwan.com
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