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低失真轨对轨放大器驱动adc和电缆的工作原理

来源:analog 发布时间:2023-10-27

摘要: 325MHz LT1806和180MHz LT1809轨对轨放大器的工作电源低至2.5V,可提供低压信号调理和数据采集系统所需的失真和噪声性能。

325MHz LT1806和180MHz LT1809轨对轨放大器的工作电源低至2.5V,可提供低压信号调理和数据采集系统所需的失真和噪声性能。轨对轨输入和输出允许使用整个供电范围,高输出电流能力,3V电源典型60mA,是电缆驱动器应用的理想选择。LT1806针对噪声和直流性能进行了优化,具有3.5nV/√的低电压噪声赫兹最大失调电压为550µV。LT1809针对摆率和失真进行了优化,在f(C) = 5MHz (V(s) = 5V, V(O) = 2V(P-P))时,摆率为350V/µs,谐波失真为-90dBc。这两个部件都完全指定为3V, 5V和±5V工作,并提供8引脚SO和6引脚SOT-23封装。包括关闭功能,使放大器失效,并将电源电流降低到小于1mA。

表演

表1总结了LT1806和LT1809的性能。请注意,输入偏置电压在正负电源轨都指定,而大多数竞争部件只在中电源轨指定。

表1 LT1806/LT1809关键性能规范
参数LT1806LT1809
带宽增益积325兆赫180兆赫
转换速率140 v /µs350 v /µs
输入电压噪声3.5 nv /√赫兹16个nv /√赫兹
谐波失真,R(L) = 1k
f(C) = 5MHz, V(S) = 5V, A(V) = 1, V(O) = 2V(P-P)
-80年dbc-90年dbc
沉降时间0.01%
V(step) = 2v, V(s) = 5v, a (V) = 1
60 ns40 ns
营运供应范围2.5V至12V2.5V至12V
输出摆幅高I(L) = 5mA
I(L) = 25mA
V(S) - 0.18V最大值
V(S) - 0.7V最大值
V(S) - 0.16V最大值
V(S) -最大0.5V
输出低摆幅I(L) = 5mA
I(L) = 25mA
0.13 v Max
0.4 v Max
0.08 v Max
0.3 v Max
短路电流,V(S) = 3V马±30分钟马±40分钟
输入偏置电压V(CM) = V(+), V(-)0.55 mv马克斯2.5 mv马克斯
输入偏置电流13µ马克斯28µ马克斯
CMRR
V(S) = 5V, V(CM) = V(+)到V(-)
80 db分钟69 db分钟
PSRR
V(S) = 2.5V ~ 10V, V(CM) = 0V
91 db分钟73 db分钟
电源电流,V(S) = 5V13马马克斯17马马克斯
电源电流,V(S) = 5V0.9马马克斯0.8马马克斯

两部分的失真与频率的关系如图1-4所示。谐波失真是在两个负载下测量的:100欧姆,这是电缆驱动应用的代表,1k欧姆,这是典型的信号调节应用。这两种设备都相当好,但LT1809提供了最终的失真性能。


图1所示 LT1809失真与频率的关系


图2 LT1809失真与频率的关系


图3 LT1806失真与频率


图4 LT1806失真与频率

单3V电源,4MHz, 4阶巴特沃斯滤波器

图5显示了一种适用于抗混叠应用的低失真、低电压滤波器。该滤波器是两个反向二阶部分的级联,其值被选择以给出巴特沃斯响应。在这种配置下,运放输入端的信号摆幅很小,因此失真性能很好。在1MHz时测量-83dBc失真,V(O) = 2.25V(P-P)。整体滤波器响应(图6)显示了对100MHz以下频率抑制大于95dB的阻带。由于串扰和布局问题,这种阻带深度很难用双运放实现。


图5 单3V电源,4MHz, 4阶巴特沃斯滤波器


图6 图5滤波器的频率响应

单5V供电视频电缆驱动器

LT1809的高输出电流能力可用于视频电缆驱动器应用。图7显示了使用单个5V电源的交流耦合视频驱动器。通过耦合电容C1和电阻分压器R1/R2,将输入信号电平移至半电源。放大器中的交流增益为2,由电阻R3和R4和电容C2设置,补偿输出端电阻R5和R(LOAD)造成的损耗,从而获得1的总增益。图8显示了驱动程序的频率响应。-3dB带宽约为95MHz,峰值小于1dB。


图7 单电源视频线驱动器


图8 图7电路的频率响应

缓冲数据转换器

驱动adc是一件棘手的事情。查看图9的电路,您可以正确地推测信号是从左向右流动的。进入非反相输入,该信号在LT1809中获得2的增益。它通过由R3和C1组成的6.8MHz低通滤波器,并应用于LTC1420 ADC。将10Msps的12位LTC1420增益设为1,其内部基准设为2.048V,则满量程信号约为1V(P-P),输入参考。图10是一个4096点FFT,显示了使用1.394MHz信号获得的结果。无杂散动态范围约为90dB,性能受限于ADC的非线性而不是LT1809。(LTC1420的典型SFDR为83dB。)


图9 高速ADC驱动


图10 12位ADC输出的4096点FFT

然而,也有一个信号,ADC采样故障,从右到左传播。它是由ADC前端的一个小飞样电容引起的,它在ADC的输入端引入了每秒一千万次的交流短路。除非采取措施使其衰减,否则该信号会对上游电路造成干扰。LT1809在这项任务中表现出色。跟踪来自LTC1420的反向信号路径,C1充当存储电容,R3限制进入LT1809输出的故障电流。LT1809的集电极输出级采用专有的本地反馈来降低其输出阻抗(约20欧姆在100MHz),这也有助于减弱故障。然而,残余故障持续存在并通过R2和R1工作,在过程中被衰减2倍,并到达LT1809反相输入。为了获得最佳性能,此时的故障幅度应该降低到几毫伏。如果它大于25mV (BJT差分对的经验法则),则输入级将开始被驱动到其线性区域之外,并将导致过度失真。图10的优异结果表明,电路没有受到这种影响。

结论

LT1806和LT1809为高速、低压信号调理提供了互补的解决方案。LT1806,低电压噪声为3.5nV/√赫兹最大失调电压为550µV,是要求低噪声或直流精度的应用的理想选择,而LT1809提供了终极的失真性能。轨对轨输入和输出的设备最大限度地提高了动态范围,可以简化设计,消除了对负电源的需要。SOT-23封装中的这些功能组合使该器件成为处理低压信号调理挑战的首选。

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