关键词：单端转差分、变压器、阻抗转换

单端转差分

电路设计中经常会用到单端转差分的情况，做这种转换的原因是：电路中往往会有很多不平衡的电路结构，需要转化成平衡的电路结构。不平衡的电路会带来较差的电磁兼容特性，抗干扰能力差等问题。例如在雷达设计中，用的比较多的就是模拟至数字端转化的时候需要用到不平衡至平衡转换，中频端往往都是单端信号，但是进入ADC采样前必须转化成差分信号，不仅仅是因为现在的高速ADC都是差分输入的形式，也同时保证后级的数字电路都能以高速差分走线的形式布局，提高抗干扰能力。

如下图所示，将峰值1V的正弦波转化为0.5V的正弦波和相位差为度的0.5V正弦波。

图源：CSDN

常见的单端转差分主要有两种：一种是采用巴伦（Balun）的形式；第二种则是采用运算放大器的形式。两种形式都可以实现单端到差分转换，当然两者也有各自的优劣特点。巴伦是一种无源器件，其本质上是通过电感线圈的相互耦合实现的信号转换，这种结构决定了它本身存在一定的损耗，并且不适合用在低频的情况，因为低频情况下的耦合特性会减弱。而运算放大器则是一种有源电路，其本身对信号有放大作用，这也决定了它的外围电路会相对于巴伦复杂，并且由于本身对于高频信号的响应一般，因此适用于小信号下的低频电路。下图为巴伦与运算放大器结构示意图。

图源：知乎图源：知乎

二．巴伦是什么

巴伦是变压器（Transformer）的一种，是可以将差分信号转换为单端信号或将单端信号转换为差分信号的三端口器件。因此，与输出端口之间无相位差的功分器不同，巴伦的平衡端信号之间具有°的相位差。该功能使得巴伦可接收传输线的输入或输出，并将其转化为以地面而非传输线内的反向电流为参考的单端信号。巴伦具有如下三项基本功能：将电流或电压从不平衡转换至平衡；通过某些构造进行共模电流抑制；通过某些构造进行阻抗转换（阻抗比不等于1:1）。巴伦分为多种类型，其中的某些用于阻抗转换，还有某些用于连接具有不同阻抗的传输线。阻抗转换巴伦可实现阻抗匹配、直流隔离以及将平衡端口与单端端口匹配。共模扼流圈因为可消除共模信号，因此在某种意义上说也是一种巴伦。巴伦用于推挽放大器、宽带天线、平衡混频器、平衡倍频器及调制器、移相器以及任何需要在两条线路上传输幅度相等且相位相差度的电路设计。巴伦的最常见用途为将不平衡信号连入用于长距离传输的平衡传输线。与采用同轴电缆的单端信令相比，采用平衡传输线的差分信令受噪声和串扰的影响更小，可使用更低的电压，而且成本效益更高。因此，巴伦可用作本地视频、音频及数字信号与长距离传输线之间的接口。

图源：CSDN

上图为Balun电路结构，其中，

，

可以看出，输出电压幅度相同，相位相反。具体原因为：串联电容使得串联支路电流相位超前；并联电容使得并联支路电压相位滞后；串联电感使得串联支路电流相位滞后；并联电感使得并联支路电压超前。

参考资料：

1.单端/差分转化电路-CSDN

2.巴伦电路基础-CSDN

3.单端转差分技术-知乎

4.Balun变换器基础知识-CSDN

5.巴伦的原理及应用-博客园

6.一文看懂巴伦（功能原理、性能参数、基本类型）-芯语

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkjg/6758.html