LT1468低噪聲低失真運算放大器及其應用

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

1 LT1456簡(jiǎn)介

1.1 特點(diǎn)

LT1468是一個(gè)可用于16位系統的單個(gè)運算放大器，其精度和速度均已實(shí)現了最優(yōu)化設計。LT1468的工作電壓為15V，最大輸入失調電壓為±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)參數如表1所列。

表1 LT1468主要技術(shù)參數

1.2 工作過(guò)程

LT1468的內部電路如圖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(lái)源于電流源I7和T12，它們可以互相低消。I7可實(shí)現對反相輸入電流的微調。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則可構成差動(dòng)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集電極電壓轉化成T6的基極驅動(dòng)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(shí)，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(jìn)行自舉。通過(guò)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(lái)平衡。這種平衡設計的最大優(yōu)點(diǎn)是減小了失調電壓的漂移。

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(chēng)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。這種平衡設計大大降低了二次諧波失真。

2 LT1468在16位系統中的應用

2.1 I/V轉換

用LT1468與16位DAC來(lái)實(shí)現I/V轉換的電路如圖2所示。LT1468的最小建立時(shí)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構成了閉環(huán)頻率響應的一個(gè)零點(diǎn)，若無(wú)反饋電容CF，電路將出現振蕩。CF的選擇相當于給電路增加了一個(gè)極點(diǎn)，從而使電路穩定，其大小可用來(lái)優(yōu)化運放的建立時(shí)間。對16位精度而言，建立時(shí)間理論上的極限值是時(shí)間常數RFCF的11.1倍，即1.332μs。圖2所示電路的建立時(shí)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轉化成153μV；滿(mǎn)刻度1.67mA，對應放大器的輸出為10V。

2.2 ADC緩沖器

圖3為T(mén)L1468放大器的另一個(gè)重要應用，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(mǎn)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(shí)為94dB。此緩沖/濾波器只含二次及三次諧波，故不會(huì )降低ADC的性能， 且此緩沖/濾波器還能在電源阻抗較低時(shí)驅動(dòng)ADC，如果沒(méi)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(shí)，ADC仍能以最大速率進(jìn)行采樣。

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