特定功能的放大器产品改善系统能力

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特定功能的放大器产品改善系统能力 运算放大器 (Op Amp) 已经出现很长时间了,实际上比半导体集成电路出现的时间都长。即使这样,IC 设计师仍然继续创

特定功能的放大器产品改善系统能力

运算放大器 (Op Amp) 已经出现很长时间了,实际上比半导体集成电路出现的时间都长。即使这样,IC 设计师仍然继续创新,以开发更小、更快、更准确和功率更低的运算放大器。也许更有意义的是,在集成度更高的 IC 产品中,运算放大器正越来越多地用作基本构件,而且每种 IC 产品都以特定种类的应用为目标。大多数电气工程师对于某些基于放大器的产品是熟悉的。作为基于运算放大器的集成电路产品,比较器、仪表放大器和差分放大器得到了广泛采用。这些产品执行了有用的功能,而且一般情况下,与相同的分立运算放大器电路相比,前者执行任务更快、更准确,使用的电路板空间也更少。本文专门讨论几类高速放大器产品,这些产品能提高新的仪表、医疗和通信应用的性能。这些产品已经进行了优化,以提供分立运算放大器电路不具备的功能和性能优势

  全差分高速放大器

  随着信号带宽增加,放大和驱动这些信号的挑战也增加了,尤其是需要数字化信号时,更是这样。高速流水线型 ADC 显现复杂的容性负载,需要在不给信号增加显著噪声或失真的条件下驱动这样的负载。大多数高速 ADC 如今都采用差分输入,以在一个有限的输入电压范围 (由于半导体工艺几何尺寸的日益缩小所致) 内实现 SNR 的最大化。

  传统上,一直用高速开环 RF 型放大器驱动这些 ADC。但是一般情况下,这些放大器是单端的,需要大量功率,并要求一个 5V 至 12V 的电源。最近,已经开发了全差分放大器,这些放大器以高速度驱动 ADC,并实现了卓越的噪声和失真性能。这些放大器常常用先进的互补双极型硅锗 (SiGe) 工艺制造。因为锗原子比硅原子大,所以给不同的硅工艺有选择地增加一些锗可在硅材料的晶体结构中引起压力。这种压力实际上导致有益的电气特性,可制造出更快的晶体管。LTC6404 就是这样一个硅锗全差分放大器。这个放大器可以用来驱动差分信号,或对单端信号进行转换,如图 1 所示。LTC6404 针对信号带宽从 DC 直到 10MHz 的 14 位和 18 位应用。对于高达 10MHz 的输入信号而言,它实现了好于 90dB 的失真和不到 1.5nV/√Hz 的噪声,从而使该器件非常适用于高性能仪表。任何放大器的关键内部组件都是其补偿电路,该电路设定保持该器件稳定的最低增益。IC 设计师可以在较低增益时的稳定性和较高频率时的更好性能之间权衡。LTC6404 有 3 种版本:单位增益可稳定的 LTC6404-1、去补偿的 LTC6404-2 和 LTC6404-4,LTC6402-2 和 LTC6404-4 分别以 2 和 4 的最低增益实现了更高的速度和更好的失真特性。LTC6404 用 2.7V 至 5.25V 的单电源工作,提供轨至轨输出,允许系统设计师最大限度地扩大输出摆幅。还提供一个更宽温度范围 (-40℃至 125℃) 的 LTC6404 版本,以用在坚固的仪表应用中。

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