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ADI:陷波滤波器下降放大器峰值并提高增益平整度

文章转自ADI官网,版权归属原作者所有 ADA4817 FastFET™

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ADA4817 FastFET™ 运算放大器能够完成 1 GHz 的带宽,而输入噪声仅为 4 nV/√Hz,这使得它成为同类产品中速度最快且噪声最低的放大器。尽管 ADA4817 的单位增益是安稳的,但高频极将其增益带宽积从 410 MHz(高增益)增加到 1 GHz(单位增益)。不幸的是,该高频极下降了相位裕度,构成不必要的频率呼应峰值和阶跃呼应振铃。经过在放大器的同相输入中增加离散 RLC 陷波滤波器,不只能够坚持高带宽和输入阻抗,一同还能大幅下降峰值、进步增益平整度和削减过冲。

RLC 陷波滤波器(如图 1 所示)运用放大器的输入特性来发生所需的成果。R 和串联 LC 一同构成的陷波能够调整形状,然后补偿由放大器和寄生电容发生的峰值。成果是 1 GHz 带宽 (−3 dB)、250 MHz 增益平整度 (0.1 dB) 和峰值小于 1-dB(增益 = 1 时)。

图 1
图 1. RLC 陷波滤波器。

电阻器、电容器和电感器的挑选是至关重要的。ADA4817 的输入阻抗看起来像是一个接地的 1.4-pF 电容器。图 2 显现了具有放大器输入阻抗的 RLC 电路。此电路将被深入分析以生成传递函数 方程式 0

图 2
图 2. 陷波滤波器和放大器输入阻抗。
方程式 1

其间 C1 是放大器输入阻抗,而且 ω = 2πf。图 3 显现了运用方程式 2(其间 C1=1.4 pF)时的幅值呼应。LC 的值决议传递函数跨过 0 dB 的方位。R 的值决议陷波的深度。

图 3
图 3. 多种不同的 RLC 陷波。

为了补偿放大器的峰值,需求增加放大器和滤波器的独自频率呼应,一同调理 RLC 以完成最平整的全体呼应。为此,能够运用 Excel 或大多数电路模仿软件。陷波能够调整形状,以削减峰值、进步平整度和削减过冲。图 4 显现了全体规划,其间陷波连接到同相输入。

图 4
图 4. 全体电路。

或许,FET 输入 ADA4817 的最重要特性是其极低的输入偏置电流。陷波电路不只坚持了这一特性,一同还保留了放大器的低失真和噪声功能。图 5 显现了具有和不具有陷波滤波器的 ADA4817 的频率呼应。请注意,它不只坚持了带宽,一同还进步了平整度并下降了峰值。

图 5
图 5. 具有和不具有 RLC。

图 6 显现了具有和不具有 RLC 电路的 ADA4817 的阶跃呼应。此外,相同的规划还可用于调整其他 FET 输入放大器的频率呼应的形状。此规划坚持了 FET 输入的高输入阻抗,但能够将接地的 RLC 与放大器结合运用(并非有必要)。

图 6
图 6. 具有和不具有 RLC 时的脉冲呼应。

定论

在 ADA4817 FET 输入运算放大器的前面增加离散 RLC 陷波滤波器能够明显改进其功能。这种新颖但简略的技能不只能够下降峰值、进步增益平整度和削减对冲,一同还—保留了初始的 1 GHz 带宽 (–3 dB)。尽管这种强壮且低成本的解决方案增加了三个新元件,但假如平整的频率呼应、较低的对冲和增强的功能对用户很重要,则这一额定的成本是值得的。

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