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宽带,稳定增益,FET输入的运算放大器特征:
●400MHz稳态增益带宽
●低输入偏置电流:5pA
●高输入电阻:1012Ω或1.0pF
●极低的dG/dP :0.006%/0.009°
●低扭曲:在5MHz为90dB
●快速设置:17ns(0.01%)
●高输出电流:60mA
●超速传动快速恢复
应运:
●宽带光电二极管放大器
●峰值检测
●CCD输出缓冲器
●ADC输入缓冲器
●高速积分仪
●检测和测量前端
宽带光电二极管转移阻抗放大器
一种包含宽带,稳态增益,电压反馈运算OPA655,当有FET输入时,能为ADC 缓冲器和转移阻抗设备提供十分宽广的动态放大范围。
良好的脉冲设置和极低的调和扭曲将支持更高要求的ADC输入缓冲需要。
宽带稳态增益和FET输入在高速,低噪声积分器中允许特殊的操作。
由FET输入所提供的高输入阻抗和低偏置电流能被极低的输入电压噪声支持,在宽带光电二极管设备中达到极低的积分噪声。
给定的OPA655高达240MHZ的增益带宽产品可以提供高宽带转移阻抗。如下图所示,来自于47PF 的电容高达1兆欧的转移阻抗可以提供1MHZ,-3增益的带宽。
性能讨论:
使用FET输入阻抗的放大器具有同那些用biploar阻抗相似的功能外,还有一些
重要的优点。在标准运算中,低输入偏置电流可以减少由于一个非常高或者未知源的阻抗所产生的直流电压错误。在绝大多数OPA655使用中,输出直流错误只是由于低于1mv输入激励电压所造成的。类似地,输入电流噪声几乎对输出电流噪声影响很小。对于低电流噪声和低于6nv/ 输入电压噪声的OPA655对于宽带阻抗的应用极为有益。
OPA655的高宽带增益和近乎线性的输出,可以通过5MHz对于2v的峰值电压摆动在100Ω处,来控制调和扭曲低于-90dbc.在低频率或高负载阻抗时,这种显著地减少扭曲可以被观察到。
图1 放大器的内部原理
操作时需考虑的问题
对于PC板外形的仔细观察可以实现如典型性能曲线中所示的特殊操作。一般来讲,对于电源提供的低阻抗路径,和I/O信号端的寄生连接均需很好的操作。在非翻转输入周围可以使用一个防护装置,可以减少由于普通模式输入信号所产生的漏电流,。然而,驱动翻转点处的防护装置,能增加不同的输入能力,很可能会导致宽带的增加及不稳定性。非翻转缓冲器的应用需一个极低的电感连接在输出和翻转输入之间,以减少频响的峰值。
OPA655名义上是为了执行所提供的正负5伏电压所设计的,它所提供的最大节点的电压应被限制在少于11V。自从一个提供独立偏置使用以来,几乎很少将提供电
压的改变看作是交流操作的改变。
基本运算放大器的连接
图2到图4说明基本运放的连接电路也适用于OPA655。高输入阻抗和低闭环输出阻抗对于非翻转缓冲器的应用是有益的。记住那些对于一个输入直流路径仍然是必须的。甚至于用极低的FET输入偏置电流,开放的电压源将导致输入饱和。对于最好的频响,我们建议使用位于输出和翻转输入之间的直接短路径。由于输入偏置电流不必是先联的,匹配一个电阻的非翻转源阻抗在一个反馈网中是不被推荐使用的。
图2 非翻转稳态增益缓冲器
非翻转运放图将再次展示对于输入信号的高输入阻抗和低输出阻抗所驱动的信号增益。图中所示的100Ω的RF将提供了典型特性曲线中的频响。除了高频率非翻转运放,RF和R1的值将被限制到小于1.0K,运放的负载RF+R1相单于负载阻抗。
图3 非翻转运算放大器
图4中的翻转运放提供了一个宽频,输入阻抗可以控制的,低直流小误差运放。通过调整R1可以设定输入阻抗达到预定大小,于是在调整RF,使其达到预定增益。或者可以设定RF和R1达到预定值,再独立地控制输入阻抗使其等于电阻R1和任意对地电阻为RT的复合。为了估计任意匹配时的带宽,首先应计算增益作为一个非翻
转放大器。这个通常被称为噪声增益,或者简化为翻转反馈因素β。
图4 翻转运算放大器
以翻转运放为例,通过设定电压源为0,可以得出β的值。从而可以计算出比的值。
R1加上RT并RS就等于翻转输入对地的总电阻
带宽的结果近似地等于噪声增益除以运放产生的增益。
在实践中,低噪声增益(<5)将产生一个比我们所测得由于第二个命令杆的峰值更宽的带宽。例如来源于0Ω的源阻抗,翻转增益为-1,它产生一个非翻转增益为2,预计信号带宽为185MH。
典型应用
OPA655所产生的高增益和低噪声十分适合于宽带转移阻抗的应用。数据纸的首页显示了对来源于有47PF相对大的参数电容,所测量的结果为1MΩ的转移阻抗增益。对于宽频转移阻抗应用的关键是设定对通过反馈阻抗到达一个平滑,限制带宽,频响的补偿电容。图5显示了对于设定反馈补偿电容CF的解析电路,而图6显示了预感
解析。
图5 转移阻抗解析电路
图6 转移阻抗的预感解析
OPA655翻转输入相对于地的总电容将设定为源电容C
S 作为解析目的。C
S
是C
D
,
C CM 和C
DIFF
之和。观察一下转移阻抗配置中的预知解析,在低频时噪声增益为1,但是
当频率大于时由于在翻转点处所形成的电容值为0而增加。需重
要指出的是运放的输入噪声电压增益也将相似地增加。为了得到最大带宽,C
F
通常被设定为在增长的噪声增益和下降的开环增益而形成高频端的交叉点。这个可以通过设
定等于几何数来完成。这就意味着运放所产生的频响和宽带增益为0。若
产生的增益带宽用HZ来表示,假定C
F 《C
S
,C
F
将被计算为: