模擬信號的輸入阻抗和反射

信號鏈上，PGA、TIA或filter的有用信號帶外（一般指高頻信號）的信號往往不是零，如果沒有考慮到帶外信號的影響，在應用中會因為帶外信號“反射”引起帶內信號質量下降。

我在音頻電路設計時首先遇到這個問題：sdm dac電流舵的電流給到耳機放大器（headphone，是一個TIA）的輸入，由于sdm dac一般是幾兆赫茲或幾十兆赫茲的采樣率（fs），在headphone輸入端會“看到”fs頻率的信號，能量大約-4dBFs，有用信號20Hz~20KHz。

如果headphone的運放帶寬接近或低于fs，那么信號的thd會出現極度惡化，這是什么原因呢？

從輸入阻抗的角度比較好解釋：

信號“看到”tia的輸入阻抗=Rf/A(s) ，其中Rf是反饋電阻，A(s)是運放的幅頻響應函數。 低頻是A(s)大約為80dB 因此低頻時的tia輸入阻抗是Rf/10000, 高頻時A(s)在1附近甚至小于1，輸入阻抗大于等于Rf。因此高頻信號在運放輸入端產生了“擾動”，導致運放差分輸入電壓差不再是0，從而影響低頻的thd。

后來我在rf接收機電路中，也遇到同樣的問題。處理方法就是做大運放GBW，同時在Rf上并聯電容Cf。

我于是在思考另外一個問題，如果是電壓放大器，而不是tia會有類似的問題嗎？答案是肯定的，我們來做如下分析：

在電壓放大器中，Rin=R1+R2/A(s)，一般低頻應用我們認為Rin=R1，但是當輸入出現高頻信號時，還是會出現“反射”現象，“反射”是由于接收電路的阻抗變大，導致接收電路失去“虛短”特性從而引起thd惡化。

圖中運放差分對的電壓差在A(s)接近1時變得域Vi接近，從而使thd惡化。

審核編輯：黃飛