LT1468低噪聲低失真運算放大器及其應(yīng)用

LT1468是Analogue Linear Technology公司新設(shè)計的單個可折疊式共射型運算放大器。利用LT1468可以克服其它類型放大器帶寬窄、轉(zhuǎn)換速率低和建立時間等缺陷。LT1468運算放大器可應(yīng)用于16位系統(tǒng)，且能有效抑制濾波器和儀器本身精度所帶來的失真。

1 LT1456簡介

1.1 特點

LT1468是一個可用于16位系統(tǒng)的單個運算放大器，其精度和速度均已實現(xiàn)了最優(yōu)化設(shè)計。LT1468的工作電壓為15V，最大輸入失調(diào)電壓為±75μV，反相端的最大偏置電流為10nA，同相端為40nA，最小直流增益為1V/μV，其主要技術(shù)參數(shù)如表1所列。

表1 LT1468主要技術(shù)參數(shù)

1.2 工作過程

LT1468的內(nèi)部電路如圖1所示，主要分為差分輸入、增益放大和輸出三部分。

差分輸入由PNP晶體管T1、T2組成。其偏置電流來源于電流源I7和T12，它們可以互相低消。I7可實現(xiàn)對反相輸入電流的微調(diào)。輸入電流中的100Ω電阻及背對背二極管D1、D2起保護T1、T2的作用。電流源I3、I4和晶體管T3、T4組成T1、T2的恒流源集電極負載，而T5、T6則可構(gòu)成差動輸入級的高阻抗負載。

電壓放大級由T5、T6、T7等組成。T5這種接法可以將T5集電極電壓轉(zhuǎn)化成T6的基極驅(qū)動電壓，在T6集電極有一單端輸出電壓，這使得差分電路兩邊的電流信號都能得到利用。盡管是單端電路兩邊的電流信號都能得到利用。盡管是單端輸出，但是電壓增益與雙端輸出一樣高。同時，為增加這一級的增益，T5、T6的鏡電流由緊跟其后的T7和電流源I2進行自舉。通過改變I2大小可使T7工作在T5、T6集電極電流的2倍，T7的基極電流可由T5、T6來平衡。這種平衡設(shè)計的最大優(yōu)點是減小了失調(diào)電壓的漂移。

輸出電路由T8～R11和I5、I6組成。T10、T11組成互補推挽電路，T7發(fā)射極到輸出端的通路具有對稱的電流增益，因為在此電路中既有PNP管又有NPN管，可消除互被輸出極的交流失真干擾。這種平衡設(shè)計大大降低了二次諧波失真。

2 LT1468在16位系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1 I/V轉(zhuǎn)換

用LT1468與16位DAC來實現(xiàn)I/V轉(zhuǎn)換的電路如圖2所示。LT1468的最小建立時間受限于DAC的輸出端電容COUT，COUT變化范圍為70pF～115pF，其值主要由編碼決定。電容CPUT與反饋電阻RF構(gòu)成了閉環(huán)頻率響應(yīng)的一個零點，若無反饋電容CF，電路將出現(xiàn)振蕩。CF的選擇相當(dāng)于給電路增加了一個極點，從而使電路穩(wěn)定，其大小可用來優(yōu)化運放的建立時間。對16位精度而言，建立時間理論上的極限值是時間常數(shù)RFCF的11.1倍，即1.332μs。圖2所示電路的建立時間為1.7μs，與理論上的極限值已非常接近。LTC1597是電流輸出型DAC，其參考輸入電壓為10V，最低有效位LSB為25.4nA，經(jīng)LT1468轉(zhuǎn)化成153μV；滿刻度1.67mA，對應(yīng)放大器的輸出為10V。

2.2 ADC緩沖器

圖3為TL1468放大器的另一個重要應(yīng)用，即作為A/D的采樣緩沖器。這要求放大器必須具有低噪音和低失真特性，LT1468恰能滿足這樣的要求。16位的LTC1604在SNR=90dB，其輸入端的噪聲為56μVRMS，圖3所示運放噪聲為15μVRMS。LTC1604和總諧波失真THD在100Hz時為94dB。此緩沖/濾波器只含二次及三次諧波，故不會降低ADC的性能， 且此緩沖/濾波器還能在電源阻抗較低時驅(qū)動ADC，如果沒有緩沖/濾波器，LTC1604的采樣速率的降低。而使用低噪音和低失真的LT1468緩沖/濾波器。即使在高電源阻抗時，ADC仍能以最大速率進行采樣。

隨著16位A/D、D/A的廣泛使用，建立時間短、噪音低、失真小的LT1468必將有著廣闊的應(yīng)用前景。