灵活，高速放大器适合许多角色

来源：analog 发布时间：2024-01-15

摘要： 为特定应用选择最佳运算放大器可能很困难。快速放大器很少有足够的输入或输出范围。

为特定应用选择最佳运算放大器可能很困难。快速放大器很少有足够的输入或输出范围。许多不能处理困难的容性负载，或者如果他们可以，他们通常太慢或使用太多的电源电流在手边的应用程序。但是现在有一个简单的解决方案:LT6210(单)和LT6211(双)足够灵活，可以通过解决所有这些问题来满足许多应用程序的需求。

这些器件将高速电流反馈拓扑与C-Load 稳定的高电流驱动轨对轨输出级耦合在一起。它们具有几乎恒定的速度功率比的可编程电源电流，从300 μ a时的10MHz到6mA时的200MHz。LT6210和LT6211可以适用于各种不同的应用-从功率敏感，电池供电的应用到高带宽视频驱动-可能每种用途只需要一个放大器。

单放大器LT6210采用SOT-23 6引脚封装，而双放大器LT6211采用MSOP-10封装和3mm × 4mm微型DFN-10封装。LT6211允许每个放大器从高速到低功耗模式的独立切换。

表演

表1总结了LT6210和LT6211在三个选定的静态电流水平下的性能。大多数交流规格随电源电流线性提高。表2显示了用于实现这些性能值的电阻器值。在三个选定的电源电流下，100mV(P-P)信号的频率响应如图1所示。3.5V(P-P)信号在三个选定的电源电流下的瞬态响应如图2、3和4所示。

表1。LT6210在±5个电源的三个静态电流水平下的性能
参数	条件	I(S) = 6mA	I(S) = 3mA	I(s) = 300µa	单位
3 db带宽	A(V) = 2, V(OUT) = 200mV(P-P)	200	One hundred.	10	兆赫
转换速率	A(v) = 2, v (out) = 7v (p-p)	700	600	170	V /µ年代
二次谐波失真	A(V) = 2, V(OUT) = 2V(P-P)， f = 1MHz	-70年	-65年	-40年	dBc
三次谐波失真	A(V) = 2, V(OUT) = 2V(P-P)， f = 1MHz	-75年	-65年	-45年	dBc
最大输出电流	V(IN)+ = 0V, V(IN) - =±50mV, R(L) = 0欧姆	±75	±70	±30	妈

表2。LT6210配置为A(V) = +2在各种电流水平
我(年代)	R(套)	(FB), R(获得)	R(负载)
马6	20 k	887欧姆	150欧姆
马3	56 k	1.1 k	150欧姆
300μ	1米	11 k	1 k

电路操作

图5显示了单个放大器的简化原理图。晶体管Q1和Q2将来自I(SET)引脚的电流反射到馈送输入级的偏置分配网络。当I(SET)引脚直接短路到地时，内部8k电阻设置偏置电流，电源电流控制内的内部箝位电路确保电流永远不会高到足以损坏设备。

输入级使用电流反馈菱形拓扑，在非反相和反相输入之间有两对互补的发射极跟随器(Q3 - Q6)。Q3和Q4各有额外的发射器，二极管箝位到相对的正输入器件，以防止在大差分输入电压的情况下损坏。在Q5和Q6集电极处的菱形电路的电流输出被馈送到电流镜(Q7/Q8和Q9/Q10)中，该电流镜将馈送到典型电流反馈放大器中的高阻抗节点。然而，在LT6210和LT6211的轨对轨拓扑中，信号电流由第二组电流反射镜(Q11/Q12和Q13/Q14)反转，然后与输出偏置电流一起定向到输出晶体管Q15和Q16，输出偏置电流来自可变电源电流控制。主频率补偿在输出端，增强放大器驱动容性负载的能力。

应用程序

差动式电缆驱动器的响应优化

使用差分双绞线代替同轴电缆远距离传输信号可以降低成本和体积。此外，差分传输信号消除了在较长的路由中可能出现的共模噪声拾取。LT6211是这些应用的理想选择，因为放大器的带宽可以通过缩放反馈和增益电阻以及调整放大器的静态电流来改变而不改变增益。因此，响应可以针对特定应用进行优化，并且可以对反相和非反相放大器进行编程，使其具有几乎相同的频率响应。

LT6211的C-Load稳定性在双绞线应用中提供了额外的好处。如果差分电缆断开或未正确端接，LT6211保持稳定(当然，如果线路未端接，信号保真度将受到影响)。

下面解释了如何获得特定双绞线应用所需的响应，在这种情况下，使用大约100MHz -3dB带宽的平坦响应。电路及其最终值如图6所示。

由于LT6210/LT6211数据表的典型交流性能表中没有显示-2的反相增益放大器增益，因此需要对启动电阻值进行有根据的猜测。一个1k的反馈电阻是一个很好的起点，大致介于1200欧姆电阻在3mA和80MHz电平建议的-1增益和698欧姆电阻在6mA和140MHz电平建议的中间。这将增益电阻值固定在499欧姆，增益为-2。增益网络完成后，可以调整I(SET)引脚的电位器，同时在网络分析仪上查看小信号频率响应，直到获得所需的平坦响应。当R(SET)值为40.7k时，频率响应完全为一阶，-3dB带宽为97MHz，±0.05dB带宽为39MHz。

在非反相通道上设置电阻值的方法是类似的。最初选择1k电阻以获得所需的响应，但在调整静态电流以实现平坦响应后，-3dB带宽明显高于反相通道。因此，将1.21k反馈电阻和增益电阻交换进来，并再次调整R(SET)电位器。这是有道理的，因为“典型交流性能”部分中的A(V) = 2, I(S) = 3mA显示了100MHz带宽，R(FB)， R(G) = 1.1k。稍大的反馈电阻和更高的静态电流使数据表曲线中显示的1dB峰值的交流响应变平。

使用1.21k电阻时，非反相通道的带宽和响应与反相通道非常接近，±0.05dB带宽为35MHz， -3dB带宽为101MHz。非反相放大器的最终R(SET)电阻为43.7k，将两个放大器的总供电电流设置为7.8mA。图7显示了两个通道的增益平坦度和±0.1dB响应。

3V电缆驱动器与主动终止

在单电源上驱动后端电缆通常会导致电缆接收端的信号幅度非常有限。虽然LT6210和LT6211的轨对轨输出已经提供了比典型电流反馈放大器更大的摆幅，但正反馈可以通过减小串联反向端接电阻的尺寸来进一步改善负载的摆幅，减少串联和负载端接电阻之间的衰减。正反馈还保持来自线路驱动放大器的控制输出阻抗，允许放大器驱动长电缆而没有信号退化。

图8显示了在单个3V电源上使用这种“有源终端”方案的LT6210。放大器是交流耦合和反向增益配置，以最大限度地提高输入信号范围。从V(IN)到电缆接收端V(OUT)的增益设为-1。在整个可用带宽内，从电缆回看放大器电路的有效阻抗为50欧姆。

电缆驱动器在1MHz正弦波下的响应如图9所示。该电路能够向50欧姆终端电阻传输1.5V(P-P)不失真的正弦波，并具有50MHz的全功率(1V(P-P))带宽。小信号-3dB带宽从1kHz扩展到56MHz与选定的耦合电容器。

低功耗模式线路驱动器

在低失真或高转换率的应用中，当不需要更高的功率性能时，可以降低LT6210或LT6211的静态电流。图10说明了用场效应管开关设置静态电流的方法。在图中的5V双电源情况下，将I(SET)引脚通过20k有效接地将电源电流设置为6mA，而在FET关闭时，I(SET)引脚处的240k电阻将电源电流设置为约1mA。选择4.02 2k的反馈电阻，以最小化低功耗模式下的峰值。该电路中LT6210的带宽从低功耗模式下的略高于40MHz增加到全速模式下的200MHz以上，如图11所示。其他交流性能也显著提高在更高的电流设置。表3显示了在两个选定的电流水平下，2V(P-P)正弦波在1MHz时的谐波失真。