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具有低输入偏置电流和高交流共模抑制性能的高速FET输入仪表放大器

作者:dolphin时间:2017-04-12浏览次数:406

  电路功能与优势

  图1所示电路是一款高速FET输入、增益为5的仪表放大器,具有35 MHz宽带宽和10 MHz时55 dB的出色交流共模抑制(CMR)性能。该电路适用于需要高输入阻抗、快速仪表放大器的应用,包括RF、视频、光学信号检测和高速仪器仪表。高CMR和高带宽特性还使其成为宽带差分线路接收器的理想选择。

  大多数分立式仪表放大器需要昂贵的匹配电阻网络才能获得高CMR性能;然而,该电路使用一个集成式差动放大器以及片内匹配电阻改善性能、降低成本,并最大程度减少印刷电路板(PCB)布局面积。

  图1中的复合式仪表放大器电路具有下列性能:

  失调电压:4 mV(最大值)

  输入偏置电流:2 pA(典型值)

  输入共模电压:−3.5 V至+2.2 V(最大值)

  输入差分电压:±3.5 V/G1(最大值),G1表示第一级增益

  输出电压摆幅:0.01 V至4.75 V(典型值,150 Ω负载)

  −3 dB带宽:35 MHz(典型值,G = 5)

  共模抑制:55 dB(典型值,10 MHz)

  输入电压噪声:10 nV/√Hz(典型值,100 kHz RTI)

  谐波失真:−60 dBc(10 MHz,G = 5,VOUT = 1 V p-p, RL = 1 kΩ)

  

  图1. 高速FET输入仪表放大器(注意:未显示电源去耦)

  大多数全集成式仪表放大器采用双极性或互补双极性工艺制造,并针对低频应用优化,具有50 Hz或60 Hz下的高CMR 性能。然而,用于视频和RF系统中放大高速信号并提供高频噪声信号共模抑制特性的宽带宽仪表放大器的需求正不断增长。

  需要用到极高速度、宽带宽的仪表放大器时,一种常见的方法是使用两个高输入阻抗的分立式运算放大器来缓冲并放大第一级的差分输入信号,然后在第二级中将单个放大器配置为差分放大器,以便提供差分至单端转换。该配置通常称为三运放仪表放大器。这种方法需要使用4个相对昂贵的精密匹配电阻,以达到良好的CMR性能。如果匹配有误差,则最终输出也会产生误差。

  图1所示电路能够解决这一问题。该电路使用ADA4830-1 集成式高速差动放大器。激光调整薄膜电阻以极高的精度匹配,因此无需使用4个相对昂贵的精密匹配外部电阻。

  此外,使用高速双通道ADA4817-2作为输入级放大器,允许复合式仪表放大器提供高达80 MHz的带宽,同时电路总增益为2.5。

  采用4 mm × 4 mm LFCSP单封装的双通道ADA4817-2放大器和集成式ADA4830-1差动放大器可极大地减少电路板空间,从而降低大型系统的设计成本。

  该电路可在噪声环境中使用,因为ADA4817-2和 ADA4830-1均提供低噪声以及高频下出色的CMR性能。


关键词: 仪表放大器 FET ADI

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