LT1468是一款单运算放大器，针对16位系统的精度和速度进行了优化。在±15V电源下工作，增益为-1配置的LT1468在10V步进时将在900ns至150µV之间稳定。LT1468还具有16位设计所需的出色直流规格。输入偏置电压最大75µV，输入偏置电流最大为10nA，非反相输入最大为40nA，直流增益最小为1V/µV。表1总结了LT1468规范。说明其用途的两个关键应用是快速16位电流输出数字转换器(DAC)(如LTC1597(图1))后的电流到电压(I/V)转换，以及缓冲数字转换器(ADC)(如333ksps LTC1604(图2))的输入。这两个应用将详细讨论，以突出LT1468的设计要求和权衡。

16位DAC电流-电压转换器，1.7µs稳定时间

图1电路的关键AC规格是稳定时间，因为它限制了DAC更新速率。沉降时间测量是一个异常困难的问题，Jim Williams从1998年8月的《线性技术》杂志开始，在本期《线性技术应用笔记》中总结，并在《线性技术应用笔记74》中更详细地阐述了这个问题。最大限度地减少沉淀时间受到需要使DAC输出电容为零的限制，根据代码的不同，输出电容从70pF到115pF不等。放大器输入端的电容与反馈电阻结合，在200kHz-400kHz附近的闭环频率响应中形成零点。没有反馈电容，电路就会振荡。20pF的选择通过在1.3MHz增加一个极点来限制频率峰值来稳定电路，并选择优化稳定时间。到16位精度的稳定时间理论上受6k欧姆和20pF设置的11.1时间常数的限制。图1的电路稳定在1.7µs到150µV的10V步进。这与1.33µs的理论极限相比具有优势，并且是各种LTC和竞争放大器可获得的最佳结果。这种优异的沉降要求放大器在其沉降行为中没有热尾。

LTC1597电流输出DAC指定为10V参考输入。LSB为25.4nA，经LT1468转换后变为153µV，满量程输出为1.67mA，对应放大器输出为10V。LT1468的零标度失调贡献是输入失调电压和流过6k反馈电阻的反相输入电流。最坏情况下的总电压为135µV，小于一个LSB。在满量程时，由于放大器的最小增益为1V/µV，因此有一个微不足道的额外10µV误差。放大器的低输入偏置确保了DAC出色的线性规格的可忽略的退化。

低到5nV/√赫兹输入电压噪声和0.6pA/√赫兹输入电流噪声，LT1468只贡献了DAC输出噪声电压的23%。与任何精密应用一样，特别是对于宽带宽放大器，应该使用外部滤波器最小化噪声带宽以最大化分辨率。

ADC缓冲

数字转换器缓冲器应用的重要放大器规格(图2)是低噪声和低失真。LTC1604 16位ADC信噪比(SNR)为90dB，意味着输入噪声为56 μ V(RMS)。放大器、100欧姆/3000pF滤波器和高值10k欧姆源的噪声为15µV(RMS)，使信噪比仅降低0.3dB。LTC1604总谐波失真(THD)在100kHz时为-94dB。对于5V(P-P)、100kHz的输入，缓冲/滤波器组合本身的2次和3次谐波失真优于-100dB，因此不会降低ADC的交流性能。

缓冲器也从低源阻抗驱动ADC。在没有缓冲器的情况下，LTC1604的采集时间随着源电阻的增加而增加，因此必须降低最大采样率。凭借低噪声、低失真LT1468缓冲器，ADC可以在不牺牲交流性能的情况下从更高的源电阻以最大速度驱动。

对ADC缓冲器的DC要求相对较低。输入偏置电压CMRR(最小96dB)和通过源电阻的非反相输入偏置电流R(S)会影响直流精度，但这些误差与ADC偏置和满量程误差相比微不足道。

电路描述

LT1468的简化原理图如图3所示。该电路是一个单一的，折叠级联增益级为快速稳定和高带宽。输入端为PNP晶体管Q1和Q2，从电流源I7-Q12抵消偏置电流以匹配Q1和Q2，以及由Q13、Q14和Q15组成的电流镜。I7被修剪以最小化反相输入电流(对于DAC I/V电路中的错误至关重要)。输入器件由100欧姆电阻和背靠背二极管D1和D2保护。Q1和Q2的集电极由电流源I3和I4以及级联晶体管Q3和Q4的发射体负载。I3和I4被修整为零输入失调电压。

由Q5和Q6组成的反射镜在Q4和Q6集电极处进行微分到单端转换到高增益节点。为了增加单级增益，Q5-Q6反射镜由从动器Q7和电流源I2引导，使反射镜随输出电平浮动。采用这种方案，Q6不会看到基极集电极电压的变化，并且不会因其输出阻抗而降低增益，其输出阻抗比npn Q3和Q4低5-10倍。通过选择I2使Q7以两倍于Q5 - Q6集电极电流运行，Q7的基极电流平衡Q5和Q6的基极电流组合。这种平衡设计的优点是低偏置电压漂移(最大2 μ V/°C)。

输出级由Q8、Q9、Q10、Q11和电流源I5、I6组成。这一阶段进一步从输出中缓冲增益节点。从Q7的发射极到输出的路径具有对称的电流增益，因为它包含NPN和PNP，无论是源电流还是下沉电流。这种平衡减少了二次谐波失真。

频率补偿由增益节点上的电容C1设置为100kHz时的90MHz增益带宽。电容C2滚出镜面增益，产生极-零对，使开环响应在25MHz时达到单位增益，相位裕度为42°。C2被引导到输出，这样它就不会降低转换率。增益和相位与频率的关系如图4所示。转换速率由I1和C1设置，通常为22V/µs。

设计的权衡

以前的精密设计有多个增益级和高度平衡的配置。这些经典设计的代价是带宽、转换速率和建立时间不足。LT1468采用单级拓扑结构，具有出色的交流规格，高带宽和最先进的16位稳定。对精度的要求决定了一个完全平衡的设计和精心的模具布局。然而，由于需要高增益和低输入偏置电流，交流性能最终受到限制。高增益需要在信号路径中自启动电流镜，这会降低高频时的相位裕度。因此，对反射镜进行补偿以降低放大器的单位增益频率，从而减少低闭环增益时的带宽。

为了获得低输入偏置电流，工作电流的选择受到输入偏置电流抵消电路精度的限制。通过微调，可以实现I(B)减少50倍。这个约束设置了电流源I1的最大值，这也限制了带宽、压摆率、噪声电压和噪声电流。LT1468的总噪声在1k欧姆到20k欧姆区域的源电阻中是最好的，其中任何噪声的增加都是由于电阻(图5)。

应该注意的是，输入偏置电流抵消电流并没有引导到输入级以提供恒定的I(B) vs输入共模电压。原因很简单:这种电路在亚微安电流水平下运行，如果允许它随输入移动，就没有稳定的机会。该I(B)是优化的逆变配置与恒定的输入电压，并提供良好的沉降。

结论

LT1468具有无与伦比的速度和精度，是16位应用的理想选择。其独特的优点也为低失真有源滤波器和精密仪器提供了出色的性能。