LC balun设计

1 、LC balun理论推导

LC 巴伦的拓扑结构如下：

根据电流电压方程有：

化简过程如下：


合起来写一下：

其实从这里可以看出，无论LC 取何值，U01和U02总是相差180°，而LC的合理取值能保证幅值平衡条件

为了使U₀₁= -U₀₂，则有：ω² LC=1，上式可化简为:

则有：

2、ADS仿真验证结果

Freq=1GHz，Z_S=50ohm，Z_L=50ohm，设计一个LC balun。

2.1原理图

3、复数阻抗的LC balun设计

对于有些芯片阻抗，其差分端口为复数阻抗，比如CC11x1系列收发芯片，常常见到下列应用电路，除了balun外，还有2级LC匹配滤波电路；在balun电路里似乎多了一个C₁₂₁，通过下表的取值可以看到，C₁₃₁=C₁₂₂=6.8pF，L₁₃₁=L₁₂₁=33nH，C₁₂₁=220pF（提供交流地，而直流开路）

类比实数阻抗推导结果，得到：

那么只要使根号内的结果为实数，则仍然可以利用上述关系进行balun设计。

只要满足R_S/R_L =X_S/X_L ，则Z_S^* ×Z_L为实数。

电路拓扑结构：

图中C_m也可能为电感L_m，或者多级的L\C，取决于Z_S*的选择。如果Z_S*的实部为50ohm，那么只需要一个L或C即可完成，如果为其他值，则需要至少2颗LC。

3.1示例1

以433M的阻抗为例，2Z_L=(116+j*41)Ω，则Z_L=58+ j20.5，Rs选择50Ω

此处Cm应为Lm，由Smith圆图简单得到L_m=6.49nH

3.2、示例1的ADS仿真验证

3.3示例2

以433M的阻抗为例，2ZL=(116+j41)Ω，则ZL=58+ j20.5，Rs选择40Ω

此时ZS=40-j14.14，需要将该阻抗匹配至50欧姆，匹配电路为：串12.4nH并3.6pF

3.4示例2的ADS仿真结果

4、others

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往期文章：
1、 关于balun的一些仿真和思考
2、 关于巴伦——Marchand巴伦