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高性能运算放大器提供精确的波形合成

来源:analog 发布时间:2023-12-12

摘要: 随着使用DSP合成和数字转换(如LTC1668 16位,50Msps DAC)产生更精确波形的趋势,对输出放大器的要求越来越高。

随着使用DSP合成和数字转换(如LTC1668 16位,50Msps DAC)产生更精确波形的趋势,对输出放大器的要求越来越高。在某些应用中,DAC的电流-电压函数是简单的电阻,尽管这仅限于小信号情况。更常见的解决方案是使用放大或跨阻级来提供更大的可用比例因子或电平移位。图1显示了一个这样的例子,LT1722为LTC1668执行差分电流到单端电压放大。


图1所示。差分电流到单端电压的DAC放大器。

LT1722, LT1723和LT1724低噪声放大器

LT1722、LT1723和LT1724是单、双和四运放,具有低噪声、高速度和低功耗的特点。这些部件针对低压工作进行了优化,从±5V电源中每节仅消耗3.7mA(典型),但可提供高达200MHz GBW和3.8nV/√的静音赫兹, 1.2 pa /√赫兹(典型)噪声性能。直流特性包括亚毫伏输入偏置精度和大于20mA的输出驱动,非常适合电缆驱动。LT1722单芯片也可采用SOT-23 5引脚封装,使其易于适应PCB布局。

DAC输出放大器

图1中的电路在满量程DAC电流为5mA时,在放大器输出引脚处提供±1V,因此,在50欧姆系列端接处,为50欧姆负载(~1V(P-P))提供+3dBm正弦波驱动。在这种特殊的配置中,LT1722的噪声增益为5,并提供约8MHz (- 3dB)的小信号带宽。放大器对输出噪声的贡献近似为


如图所示(电阻噪声将使其增加到约75µV)。在16位分辨率下,放大器输出的一个LSB增量为31µV,因此LT1722放大器噪声对转换器的可用动态范围的影响很小。

一些应用需要放大差分输出,如驱动吉尔伯特单元混频器(如LT5503 IQ调制器)或RF变压器。对于这样的应用,LTC1668差分电流输出可以用双跨阻级放大,如图2所示,这提供了在不损失信号摆幅的情况下降低DAC电流的机会。


图2。双跨阻差分输出DAC放大器。

所示电路已将DAC满量程电流降低到2mA,以实现比标准10mA操作节省大量功率。跨阻放大器的比例因子设置为提供2V(P-P)差分。该电路的噪声增益为1,提供约12MHz(-3dB)的小信号带宽。LT1723放大器对差分负载的噪声贡献近似为


如图所示(电路中的电阻器会增加一些额外的噪声,使总数达到约24µV)。这与标称16位LSB增量31µV相比具有优势,因此几乎不影响转换器的动态范围。

图2中电路的共模输出电压固定在0.5V DC,但如果要支持直流耦合,例如需要软控制偏移置零时,某些负载可能需要不同的电平。虽然这里没有显示,但可以很容易地将特定的匹配电流引入两个放大器的反相输入节点,以提供共模输出控制。

每个放大器电路将提供+3dBm到50欧姆,谐波失真产品低于- 60dBc,合成全尺寸基波为1MHz。在作者的原型配置中,所示的标称反馈电容提供了~1%的阶跃响应超调,但与所有放大器电路一样,在最终印刷电路布局中,可能需要进行一些调整以实现所需的滚降特性。

结论

在考虑DAC后放大的候选器件时,考虑噪声的贡献是很重要的。LT1722系列器件提供了现代16位波形合成器所需的低噪声和宽带宽,特别是那些用于矢量调制的器件,其中高保真度是至关重要的。

此外,LT1722、LT1723和LT1724运算放大器的低噪声特性为几百欧姆到12k欧姆左右的外部阻抗提供了最佳的噪声性能,使这些部件成为各种精密放大任务的理想选择。

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