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在医疗健康领域，生物阻抗测量技术的应用前景广泛。根据人体或者生物组织的阻抗变化，来判断人体物理状态、细胞电特性细微变化，典型运用于人体睡眠呼吸监测、生物组织早期癌变检测等领域。作为待测物的生物体的形状、结构等的特异性，要求测量模拟前端有足够的精度、较大的动态，并且高速（一般认为10Msps 以上即为高速）。高速运放广泛运用于差分放大、缓冲、线路驱动、驱动ADC。精确的设计有助于提高系统的线性度、分辨力，以及产品的可靠性。
分析系统性能分三部分：模拟前端测量，相当于示波器差分探头；可能有长达数米的线路传输；数字部分运放缓冲放大、ADC采样。系统中ADC的成本最高，运放的设计不应成为系统的短板，可以从等效带宽、等效有效位宽、谐波失真、噪声和稳定性方面针对性分析。差分运放输出不平衡对系统性能的影响。我们在选择精密运放时，总是希望共模抑制比够大，才能消除工频干扰、电源耦合的共模噪声、输入线上耦合噪声。而如 fig1的差分运放如果匹配不好，则会显著的降低 CMRR；另外不平衡也导致奇次谐波增大，如果参考信号是单音正弦信号，采用相干解调，谐波直接降低了系统的信噪比。
fig1 差分放大器的失配模型反馈因子可表示为
可以得到输出差分信号的表达式
如果电阻匹配不平衡，即β1 ≠ β2，输出差模电压取决于 Vocm，将会在差分输出中产生失调和过量噪声。实际情况中存在不同线路阻抗、不同电阻精度，不同放大器之间级联等场景，电阻匹配的任务就是精确保证β1 = β2，减小失调影响。
第一步是差分运放的输入阻抗计算。一般线路过来的信号为单端信号，因此假设系统采
用单端输入差分输出的架构。采用公式
如 fig2 所示的模型，算得的输G入阻抗为 267ohm。
fig2 单端输入的输入阻抗计算
考虑到线路电缆一般为单端 50ohm，因此要在运放输入口并联到地电阻RT将输入电阻降至50ohm 左右，得到
。如果我们的源是一个 2Vpp 的电压信号，并采用 50ohm 特征阻抗的线缆驱动，运放输入阻抗也匹配为 50ohm，那么这个电路是良好匹配的，如 fig3。
fig3 50ohm 系统源和负载匹配
fig3 的匹配元件是完整的，但考虑到源阻抗，需要迭代计算源阻抗。因此第二步是计算RT和源阻抗的等效戴维南参数，可以简化计算。戴维南等效开路电压VTH为 1.1Vpp，等效电阻RTH为 50ohm 与 61.5ohm 的并联电阻 27.6ohm，如 fig4。
fig4 等效戴维南电路
我们希望 1Vpp 的输出电压，但1.1V 的戴维南电压在输出端电压产生的电压为VOUT,DM = 1.1VPP ∗(200/227.6) = 0.97VPP。与理想 1Vpp 电压有差异，可以通过调节反馈电阻来达到要求。
fig5 最终 1Vpp 输出
值得注意的是，RF变化之后，整个运放的输入电阻又发生了变化。幸运的是，当闭环增益为 1 或者 2 时，这种变化非常小，迭代一次即可满足匹配要求。
实测线路阻抗对差分运放的影响（试验测量）。
高速数模信号的信号完整性设计要求。在原理图设计阶段应考虑电源的宽带滤波，单电容的阻抗会随着频率的升高而变化，到了谐振频率会呈现感性，如 fig6 所示。因此采用多个不同容值旁路滤波是有必要的，一般的低容值要靠近器件引脚。
fig6 capacitor impedance VS.Frequency
运放输入的寄生电容会引发潜在的不稳定和环路振荡。如 fig7,在运放输入端 1pF 的电容导致了增益曲线明显的尖峰。
fig7 寄生电容引起的尖峰
如果走线没有参考地，会有明显的电感效应。25.4mm 的无参考地走线，能达到 29nH 的寄生电感，这是非常可观的。fig8 表示寄生电感存在时冲击响应对比。
fig8 有无寄生电感时冲击响应对比
高速运放的 layout 应该从减小寄生电感和电容两方面来努力，如走线有良好的参考地，在引脚附近挖空地层，可以保证减小平面寄生输入电容，反馈回路走线尽量短。这些准则不仅是高速运放，针对其他高速布局布线仍然适用，但具体问题有具体的分析方法。
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