《電子技術(shù)應(yīng)用》
您所在的位置:首頁 > 模擬設(shè)計(jì) > 其他 > 教程:補(bǔ)償放大器如何提供更高的壓擺率和更快的建立時(shí)間

教程:補(bǔ)償放大器如何提供更高的壓擺率和更快的建立時(shí)間

2023-01-31
來源:ADI

  本文介紹了補(bǔ)償放大器(例如ADA4895-2,增益高于+9時(shí)通常穩(wěn)定)如何以低至+2的增益工作,與等效的內(nèi)部補(bǔ)償放大器相比,如何提供更高的壓擺率和更快的建立時(shí)間。將介紹兩種方法,并強(qiáng)調(diào)每種電路的優(yōu)缺點(diǎn)。

  ADA4895-2與ADA4896-2、ADA4897-1和ADA4897-2屬于同一系列,是一款具有軌到軌輸出的雙通道低噪聲、高速電壓反饋放大器。該器件具有 1.5GHz 增益帶寬積、940V/μs 壓擺率、0.1ns 的 26ns 建立時(shí)間、10 Hz 時(shí)的 2nV/√Hz 1/f 噪聲、1nV/√Hz 寬帶噪聲和 ?72 dBc 2MHz 無雜散動(dòng)態(tài)范圍。 采用 3V 至 10V 電源供電, 每個(gè)放大器的靜態(tài)電流為3 mA。

  

212.JPG

  圖1.方法1:補(bǔ)償ADA4895-2以獲得+2的穩(wěn)定增益。

  圖1所示的方法1增加了一個(gè)簡單的RC電路(RC= 28 Ω 和 CC= 56 pF)到反相輸入和一個(gè)反饋電容(CF= 5 pF),與反饋電阻并聯(lián)。該電路在高頻下的噪聲增益為+9,在低于諧振頻率(1/2πR)的頻率下具有+2的增益CCC= 100 兆赫。盡管較高頻率下的噪聲增益約為+9,但只要低通濾波器(由R形成)就可以保持較低的總輸出噪聲O和 CL,阻止高頻內(nèi)容。這允許放大器以+2的增益工作,同時(shí)保持非常低的總輸出噪聲(3.9 nV/√Hz)。

  此配置可擴(kuò)展,以適應(yīng)+2至+9之間的任何增益。表1顯示了每種增益設(shè)置的元件值和總寬帶輸出噪聲。

  表 1.用于增益的元件值< +10。RT= RO= 49.9 Ω。

  

211.JPG

210.JPG

  圖2.方法2:補(bǔ)償ADA4895-2以獲得+2的穩(wěn)定增益。

  方法2(如圖2所示)增加一個(gè)電阻(R1反相和同相輸入之間的= 28 Ω),將放大器的噪聲增益提高到+9。R 兩端未出現(xiàn)電壓1,因此沒有電流流過它。因此,輸入阻抗看向R1與同相輸入并聯(lián)將保持高電平。輸入至輸出信號(hào)增益等于 1 + RF/RG,或在本例中為 +2。補(bǔ)償電路中不使用電容器,因此沒有頻率依賴性。這意味著與第一種方法相比,寬帶輸出噪聲在較低頻率下始終較高。

  這種配置也是可擴(kuò)展的,以適應(yīng)+2和+9之間的任何增益。表2顯示了每種增益設(shè)置的元件值和總寬帶輸出噪聲。

  表 2.用于增益的元件值< +10。RT= RO= 49.9 Ω,CL= 120 pF。

209.JPG

  圖3顯示了圖1和圖2所示電路在50 Ω分析儀中的小信號(hào)和大信號(hào)頻率響應(yīng),G = +5 V/V或14 dB。如圖所示,兩個(gè)電路都非常穩(wěn)定,峰值略高于1 dB。只要使用表1和表2中的值,這種穩(wěn)定性將適用于+2和+9之間的整個(gè)增益范圍。

  為了獲得更好的總輸出噪聲,可以根據(jù)應(yīng)用調(diào)整輸出端的低通RC濾波器,以將該電路的帶寬降低到50 MHz或更低。

  208.JPG

  圖3.G = +5 時(shí)的頻率響應(yīng)。

  為什么方法1的輸出噪聲比方法2更好

  方法1的輸出噪聲遠(yuǎn)低于方法2,特別是在增益低于+7時(shí),因?yàn)榉椒?的噪聲增益僅在高頻下較高。此時(shí),可以使用低通濾波器來消除高頻噪聲成分。另一方面,在方法2中,放大器始終以+9的噪聲增益工作,即使在低頻下也是如此。因此,總輸出噪聲不隨增益變化,如表2所示。以下等式對(duì)應(yīng)于兩種方法(注意:RE= RGR1)。

  方法1的公式:總輸出噪聲=

  207.JPG

  方法2的公式:總輸出噪聲=

206.JPG

  每種方法的優(yōu)缺點(diǎn)

  我們展示了兩種不同的方法,使用一些外部元件,使專為在較高增益下穩(wěn)定而設(shè)計(jì)的放大器在較低增益下穩(wěn)定工作。方法1使用更多的無源元件,與方法2相比,這可能會(huì)增加電路板空間并增加成本。作為回報(bào),第一個(gè)電路的總輸出噪聲低于第二個(gè)電路的總輸出噪聲。因此,電路選擇將取決于應(yīng)用及其所需的規(guī)格。

  如圖4所示,與內(nèi)部補(bǔ)償ADA4897-2相比,去補(bǔ)償ADA4895-2提供更高的壓擺率(300 V/μs對(duì)100 V/μs)和更快的建立時(shí)間,后者在增益≥+1時(shí)保持穩(wěn)定。這些優(yōu)勢隨著電路增益的增加而增加。

205.JPG

  圖4.比較G = +2時(shí)的補(bǔ)償和去補(bǔ)償放大器。

  結(jié)論

  可以對(duì)失補(bǔ)償放大器(如ADA4895-2)進(jìn)行補(bǔ)償,使其在G ≥+10下保持穩(wěn)定,允許在較低增益下工作。本文介紹的兩種方法以復(fù)雜性換取總寬帶噪聲。與等效的內(nèi)部補(bǔ)償ADA4897-2相比,兩者都提供更高的壓擺率和更快的建立時(shí)間,后者在G ≥ +1時(shí)保持穩(wěn)定。



更多信息可以來這里獲取==>>電子技術(shù)應(yīng)用-AET<<

mmexport1621241704608.jpg

本站內(nèi)容除特別聲明的原創(chuàng)文章之外,轉(zhuǎn)載內(nèi)容只為傳遞更多信息,并不代表本網(wǎng)站贊同其觀點(diǎn)。轉(zhuǎn)載的所有的文章、圖片、音/視頻文件等資料的版權(quán)歸版權(quán)所有權(quán)人所有。本站采用的非本站原創(chuàng)文章及圖片等內(nèi)容無法一一聯(lián)系確認(rèn)版權(quán)者。如涉及作品內(nèi)容、版權(quán)和其它問題,請(qǐng)及時(shí)通過電子郵件或電話通知我們,以便迅速采取適當(dāng)措施,避免給雙方造成不必要的經(jīng)濟(jì)損失。聯(lián)系電話:010-82306118;郵箱:aet@chinaaet.com。