差分接口應(yīng)用

雙運(yùn)算放大器和四運(yùn)算放大器特別適用于差分輸入到差分輸出的應(yīng)用。通常，這些運(yùn)算放大器可分為ADC輸入接口或線路驅(qū)動(dòng)器應(yīng)用。差分I/O的兩種基本方法是無(wú)反轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)配置。因?yàn)檩敵鍪遣罘值模孕盘?hào)的極性有點(diǎn)無(wú)意義。這里的不可逆術(shù)語(yǔ)適用于將輸入引入OPA4830的地方。各有利弊。圖80顯示了非轉(zhuǎn)換差分I/O應(yīng)用程序的基本起點(diǎn)。

這種方法提供了一個(gè)獨(dú)立于信號(hào)增益的源端阻抗。例如，簡(jiǎn)單的差分濾波器可以包括在信號(hào)路徑中，直到非反轉(zhuǎn)輸入，而不與放大器增益交互。圖80電路的差分信號(hào)增益如等式6所示：

圖80顯示了750Ω的建議值。但是，可以僅使用RG電阻器調(diào)整增益。

單電源或交流耦合增益的各種組合也可以使用圖80的基本電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩個(gè)非換向輸入端上的共模偏置電壓以1V/V的增益?zhèn)鬟f到輸出端，因?yàn)樵诿總€(gè)逆變節(jié)點(diǎn)上相等的直流電壓不會(huì)通過(guò)RG產(chǎn)生電流，從而使輸出端的共模增益為1。

圖81顯示了配置為逆變放大器的差分I/O級(jí)。在這種情況下，增益電阻（RG）成為電源的輸入電阻。這種配置提供了比無(wú)反轉(zhuǎn)配置更好的噪聲性能，但是限制了將輸入阻抗與增益分開(kāi)設(shè)置的靈活性。

兩個(gè)非轉(zhuǎn)換輸入提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的共模控制輸入。如果電源通過(guò)堵頭或變壓器進(jìn)行交流耦合，這種控制尤其有用。在任何一種情況下，兩個(gè)非轉(zhuǎn)換輸入端上的共模輸入電壓對(duì)輸出端的增益為1，從而為單電源操作提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的共模控制。輸入電阻可以調(diào)整到期望的增益，但也可以改變輸入阻抗。該電路的微分增益如等式7所示：

直流耦合單差分轉(zhuǎn)換

以前的差分輸出電路被設(shè)置為接收差分輸入以及提供差分輸出。圖82說(shuō)明了一種提供單差分轉(zhuǎn)換、直流耦合和使用四路運(yùn)算放大器的獨(dú)立輸出共模控制的方法。

圖82的電路提供了幾個(gè)有用的特性，用于將輸入信號(hào)與最終輸出隔離。使用第一放大器作為一個(gè)簡(jiǎn)單的非轉(zhuǎn)換級(jí)，也可以對(duì)R級(jí)進(jìn)行獨(dú)立調(diào)整。I（設(shè)置源負(fù)載），而增益可以在這個(gè)階段使用RG輕松調(diào)整電阻器下一階段允許設(shè)置單獨(dú)的輸出共模電平。所需的輸出共模電壓VCM被切成兩半，并應(yīng)用于第二級(jí)的無(wú)反轉(zhuǎn)輸入。此級(jí)中的信號(hào)路徑的增益為–1V/V，而此（1/2×VCM）電壓的增益為+2V/V。第二級(jí)的輸出為原始共模電壓加上第一級(jí)輸出的反向信號(hào)。第二級(jí)輸出直接出現(xiàn)在不可逆末級(jí)的輸出端。逆變輸出級(jí)的逆變節(jié)點(diǎn)也偏向于共模電壓，等于出現(xiàn)在第二級(jí)輸出端的共模電壓，不產(chǎn)生電流并將所需的VCM也放置在該級(jí)的輸出端。

低功耗，差分輸入/輸出，四階有源濾波器

OPA4830可以為有源濾波器提供非常有效的增益塊。四階差分濾波器本身非常適合于有源濾波器的設(shè)計(jì)。當(dāng)濾波器拓?fù)鋵で笠粋€(gè)簡(jiǎn)單的增益函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波器時(shí)，在設(shè)計(jì)中，最好采用無(wú)反轉(zhuǎn)配置來(lái)隔離濾波器元件和增益元件。關(guān)于10MHz，四階巴特沃斯低通Sallen鍵濾波器的示例，請(qǐng)參見(jiàn)圖83。設(shè)計(jì)將高Q級(jí)放在第一級(jí)，以允許低Q級(jí)第二級(jí)降低第一級(jí)的峰值噪聲。電阻器值已作了輕微調(diào)整，以考慮放大器組延遲。

雖然該電路是雙極性的，使用±5V電源，它可以很容易地適應(yīng)單電源操作。這種配置在響應(yīng)中加上兩個(gè)實(shí)零點(diǎn)，將電路轉(zhuǎn)換成帶通。圖83中濾波器的頻率響應(yīng)如圖84所示。

雙通道差分ADC驅(qū)動(dòng)器

當(dāng)需要一個(gè)低噪聲、單電源、差分輸入+5V ADC接口時(shí)，圖85的電路可為雙高性能ADC提供高動(dòng)態(tài)范圍、中等增益接口。圖85的電路在差分逆變配置中使用兩個(gè)放大器。共模電壓設(shè)置在電源中間刻度的非轉(zhuǎn)換輸入上。在這個(gè)例子中，通過(guò)一個(gè)輸入端1:2耦合到變壓器上。這種設(shè)計(jì)既提供了信號(hào)增益，單差分轉(zhuǎn)換，又降低了噪聲系數(shù)。要顯示變壓器輸入端的50Ω輸入阻抗，變壓器上需要兩個(gè)200Ω電阻器次要的。這些兩個(gè)電阻也是放大器增益元件。由于相同的直流電壓出現(xiàn)在圖85電路中的兩個(gè)逆變節(jié)點(diǎn)上，因此沒(méi)有直流電流流過(guò)變壓器，從而使該共模電壓VCM的輸出具有1的直流增益。

圖85的電路特別適合用作I/Q的中等分辨率雙ADC采樣器如果需要更高的動(dòng)態(tài)范圍，可以在每個(gè)放大器輸出上添加可選的500Ω接地電阻，以將第二和第三諧波失真提高>15dB。

如果需要，增加5mA的輸出級(jí)電流可以顯著改善線性度。對(duì)于這種平衡差分設(shè)計(jì)，測(cè)得的二次諧波失真始終低于三次諧波。如果在變壓器輸入端的低電平信號(hào)后信號(hào)通路中沒(méi)有接地，這對(duì)這種低功耗設(shè)計(jì)特別有幫助。兩個(gè)下拉電阻器確實(shí)顯示信號(hào)路徑接地，應(yīng)在同一物理點(diǎn)接地，以消除不平衡的接地回路電流，從而降低二次諧波失真。

視頻線驅(qū)動(dòng)

大多數(shù)視頻分配系統(tǒng)設(shè)計(jì)有75Ω系列電阻器，以驅(qū)動(dòng)匹配的75Ω電纜。為了向75Ω匹配負(fù)載提供1的凈增益，放大器通常設(shè)置為+2V/V的電壓增益，補(bǔ)償電纜任一端串聯(lián)和并聯(lián)75Ω電阻器形成的分壓器的6dB衰減。

如果50Ω電阻器的所有參考值都被75Ω值取代，則圖72的電路適用于此要求。通常，放大器增益進(jìn)一步增加到2.2，這恢復(fù)了典型長(zhǎng)電纜線路的額外直流損耗。這一變化要求圖72中的增益電阻器（RG）從750Ω減小到625Ω。在這兩種情況下，OPA4830的增益平坦度和差分增益/相位性能都在視頻分發(fā)應(yīng)用中提供了優(yōu)異的結(jié)果。差分增益和相位測(cè)量彩色副載波頻率（NTSC系統(tǒng)中為3.58MHz）相對(duì)于大信號(hào)輸出電平（代表復(fù)合視頻信號(hào)中的亮度信息）的總體小信號(hào)增益和相位的變化。OPA4830在單個(gè)匹配視頻電纜的典型150Ω負(fù)載下，在正視頻（負(fù)同步）信號(hào)的標(biāo)準(zhǔn)亮度范圍內(nèi)，顯示的差分增益/相位誤差小于0.07%/0.17°。對(duì)于多個(gè)視頻信號(hào)，可以觀察到類似的性能（見(jiàn)圖86）。

4通道DAC互阻放大器

高頻數(shù)模轉(zhuǎn)換器（dac）需要一個(gè)低失真的輸出放大器來(lái)保持SFDR在實(shí)際負(fù)載中的性能。圖87說(shuō)明了單端輸出驅(qū)動(dòng)器的實(shí)現(xiàn)。在該電路中，只使用互補(bǔ)輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào)的一側(cè)。該圖顯示了連接到OPA4830的虛擬地和結(jié)的信號(hào)輸出電流，OPA4830被設(shè)置為跨阻級(jí)或I-V轉(zhuǎn)換器。DAC未使用的電流輸出接地。如果DAC要求其輸出端接至非接地的合規(guī)電壓，則適當(dāng)?shù)碾妷核娇蓱?yīng)用于OPA4830的非轉(zhuǎn)換輸入端。

這個(gè)電路的直流增益等于射頻。在高頻下，DAC輸出電容（CD）在OPA4830的噪聲增益中產(chǎn)生零，這可能導(dǎo)致閉環(huán)頻率響應(yīng)的峰值。在射頻中加入CF以補(bǔ)償噪聲增益峰值。為了實(shí)現(xiàn)平坦的跨阻頻率響應(yīng)，反饋網(wǎng)絡(luò)中的該極點(diǎn)應(yīng)設(shè)置為：

其轉(zhuǎn)角頻率f–3dB約為：

設(shè)計(jì)工具

演示固定裝置

印刷電路板（PCB）可用于幫助使用OPA4830對(duì)電路性能進(jìn)行初步評(píng)估。該夾具作為未填充PCB免費(fèi)提供，并附有用戶指南。該裝置的匯總信息如表2所示。

演示夾具可在德州儀器網(wǎng)站上索取通過(guò)OPA4830產(chǎn)品文件夾。

宏模型和應(yīng)用程序支持

用SPICE軟件對(duì)OPA4830及其電路進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真，是分析OPA4830及其電路性能的一種快速方法設(shè)計(jì)。這個(gè)這種方法特別適用于視頻和射頻放大器電路，其中寄生電容和電感對(duì)電路性能起主要作用。關(guān)于OPA4830的SPICE模型可以通過(guò)TI網(wǎng)頁(yè)獲得。 請(qǐng)注意，此模型是應(yīng)用于OPA4830 quad版本的OPA830模型。應(yīng)用部門(mén)也可以提供設(shè)計(jì)協(xié)助。這些模型預(yù)測(cè)典型的小信號(hào)交流，瞬態(tài)階躍，直流性能和噪聲在各種各樣的工作條件下。模型包括數(shù)據(jù)表電氣規(guī)范中的噪聲項(xiàng)。此模型不試圖區(qū)分封裝類型的小信號(hào)交流性能。

操作建議

優(yōu)化電阻值

由于OPA4830是一種單位增益穩(wěn)定的電壓反饋運(yùn)算放大器，反饋和增益設(shè)置電阻器可以使用范圍很廣的電阻值。這些值的主要限制是通過(guò)動(dòng)態(tài)范圍（噪聲和失真）和寄生電容來(lái)設(shè)置的。直接反饋應(yīng)用于非垂直一體化。

低于200Ω時(shí)，反饋網(wǎng)絡(luò)會(huì)產(chǎn)生額外的輸出負(fù)載，這會(huì)降低OPA4830的諧波失真性能。高于1kΩ時(shí)，反饋電阻上的典型寄生電容（約0.2pF）可能會(huì)導(dǎo)致放大器響應(yīng)中的非故意頻帶限制。

一個(gè)好的經(jīng)驗(yàn)法則是將RF和RG的并行組合（見(jiàn)圖74）設(shè)定為小于約400Ω。組合阻抗RF | | RG與逆變輸入電容相互作用，在反饋網(wǎng)絡(luò)中增加一個(gè)極點(diǎn)，從而使正向響應(yīng)為零。假設(shè)反向節(jié)點(diǎn)上寄生2pF，保持RF | | RG<400Ω可使該極保持在200MHz以上。就其本身而言，這個(gè)約束意味著反饋電阻RF可以在高增益下增加到幾個(gè)kΩ。只要射頻形成的極和并聯(lián)的寄生電容不在感興趣的頻率范圍內(nèi)，這種增加是可以接受的。

在反向配置中，必須注意額外的設(shè)計(jì)考慮。RG成為輸入電阻，因此成為驅(qū)動(dòng)源的負(fù)載阻抗。如果需要阻抗匹配，可以將RG設(shè)置為所需的終端值。然而，在低反向增益時(shí)，所產(chǎn)生的反饋電阻值可以為放大器輸出提供一個(gè)重要的負(fù)載。例如，如果逆變?cè)鲆鏋?，且輸入匹配電阻為50Ω（=RG），則需要一個(gè)100Ω的反饋電阻器，這將有助于輸出負(fù)載與外部負(fù)載并聯(lián)。在這種情況下，最好同時(shí)增加RF和RG值，然后用第三個(gè)接地電阻實(shí)現(xiàn)輸入匹配阻抗（見(jiàn)圖88）。總輸入阻抗變成RG和附加并聯(lián)電阻的并聯(lián)組合。

帶寬與增益：

不可逆操作

隨著信號(hào)增益的增加，電壓反饋運(yùn)放的閉環(huán)帶寬逐漸減小。理論上，這種關(guān)系用圖中所示的增益帶寬積（GBP）來(lái)描述電氣特性。理想情況下，用GBP除以無(wú)反轉(zhuǎn)信號(hào)增益（也稱為噪聲增益，或NG）可以預(yù)測(cè)閉環(huán)帶寬。在實(shí)踐中，這種計(jì)算只有在相位裕度接近90°時(shí)才成立，就像在高增益配置中一樣。在低增益（增加反饋因子），大多數(shù)放大器表現(xiàn)出較復(fù)雜的響應(yīng)和較低的相位裕度。對(duì)OPA4830進(jìn)行了補(bǔ)償，在2V/V的非可逆增益下給出了輕微的峰值響應(yīng)（見(jiàn)圖74）。這種補(bǔ)償使110MHz的典型增益為+2V/V帶寬，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)用110MHz GBP除以2V/V預(yù)測(cè)的增益。增加增益可使相位裕度接近90°，帶寬更接近預(yù)測(cè)值（GBP/NG）。在增益為+10V/V時(shí)，電特性中所示的11MHz帶寬與使用簡(jiǎn)單公式和110MHz的典型GBP預(yù)測(cè)的帶寬一致。

增益為+2V/V的頻率響應(yīng)可以通過(guò)將噪聲增益增加到3V/V來(lái)實(shí)現(xiàn)特殊的平坦度。在不影響+2V/V信號(hào)增益的情況下，一種方法是在兩個(gè)輸入端添加一個(gè)2.55kΩ電阻器（見(jiàn)圖78）。在單位增益（電壓跟隨器）應(yīng)用中，可以使用類似的技術(shù)來(lái)減少峰值。例如，通過(guò)在兩個(gè)運(yùn)算放大器輸入端使用一個(gè)750Ω反饋電阻器和一個(gè)750Ω電阻器，電壓跟隨器響應(yīng)類似于圖73中的+2V/V響應(yīng)增益。由于噪聲增益增加，進(jìn)一步降低運(yùn)放輸入端的電阻值進(jìn)一步抑制了頻率響應(yīng)。與±5V相比，OPA4830在單電源（+5V）工作時(shí)顯示出最小的帶寬減少。這種最小的減少是因?yàn)閮?nèi)部偏置控制電路在電源引腳之間的總電源電壓變化時(shí)保持幾乎恒定的靜態(tài)電流。

反轉(zhuǎn)放大器操作

所有熟悉的運(yùn)算放大器應(yīng)用電路都可以與OPA4830一起提供給設(shè)計(jì)者。圖88是典型的逆變配置，圖72中的輸入/輸出阻抗和信號(hào)增益保留在逆變電路中配置。反轉(zhuǎn)操作是更常見(jiàn)的要求之一，它提供了一些性能優(yōu)勢(shì)。它還允許輸入偏向于VS/2，沒(méi)有任何凈空問(wèn)題。可在輸出電壓范圍內(nèi)獨(dú)立調(diào)整電容器或電容器的輸出電壓。

在反向配置中，必須注意三個(gè)關(guān)鍵的設(shè)計(jì)考慮因素。首先要考慮的是增益電阻（RG）成為信號(hào)通道輸入阻抗的一部分。如果需要輸入阻抗匹配（每當(dāng)信號(hào)通過(guò)電纜、雙絞線、長(zhǎng)PCB跡線或其他傳輸線導(dǎo)體耦合時(shí)，這是有益的），則可以將RG設(shè)置為所需的終端值，并調(diào)整RF以獲得所需的增益。這種方法是最簡(jiǎn)單的方法，可以獲得最佳的帶寬和噪聲性能。

然而，在低反向增益時(shí)，所產(chǎn)生的反饋電阻值可以為放大器輸出提供一個(gè)重要的負(fù)載。對(duì)于反向增益為2，將RG設(shè)置為50Ω以進(jìn)行輸入匹配，無(wú)需RM，但需要100Ω反饋電阻。這個(gè)這種結(jié)構(gòu)有一個(gè)有趣的優(yōu)點(diǎn)，即對(duì)于50Ω源阻抗，噪聲增益等于2，這與上面考慮的非轉(zhuǎn)換電路相同。放大器輸出現(xiàn)在看到100Ω反饋電阻與外部負(fù)載并聯(lián)。通常，反饋電阻應(yīng)限制在200Ω到1.5kΩ的范圍內(nèi)。在這種情況下，最好增加RF和RG值，如圖88所示，然后用第三個(gè)電阻（RM）接地來(lái)實(shí)現(xiàn)輸入匹配阻抗。總輸入阻抗變成RG和RM的并聯(lián)組合。

上一段提到的第二個(gè)主要考慮因素是信號(hào)源阻抗成為噪聲增益方程的一部分，從而影響帶寬。對(duì)于圖88中的示例，RM值與外部50Ω源阻抗（在高頻下）并聯(lián)組合，產(chǎn)生50Ω| | 57.6Ω=26.8Ω的有效驅(qū)動(dòng)阻抗。該阻抗與RG串聯(lián)，用于計(jì)算噪聲增益。對(duì)于圖88，產(chǎn)生的噪聲增益為2.87，而如果如上所述可以消除RM，則只有2。因此，圖88中增益為-2的電路的帶寬（NG=+2.87）比圖72中的增益+2電路的帶寬低。

逆變放大器設(shè)計(jì)中的第三個(gè)重要考慮因素是在無(wú)反轉(zhuǎn)輸入端設(shè)置偏置電流抵消電阻器（RT=750Ω的并聯(lián)組合）。如果將該電阻設(shè)置為從逆變節(jié)點(diǎn)向外看的總直流電阻，則輸出直流誤差（由于輸入偏置電流）減小為（輸入偏移電流）乘以RF。在圖中，阻抗為88Ω的電容器在圖中的阻抗為88Ω。為了減少電阻和電源饋通引入的額外高頻噪聲，RT被電容器旁路。

輸出電流和電壓

OPA4830提供了出色的輸出電壓能力。對(duì)于+5V電源，在+25°C的空載條件下，輸出電壓相對(duì)于任一電源軌的擺幅通常小于90mV。

最低規(guī)定的輸出電壓和電流規(guī)格通過(guò)最壞情況下的模擬設(shè)定在最冷的溫度極限。只有在冷啟動(dòng)時(shí)，輸出電流和電壓才會(huì)降低到規(guī)格表中所示的數(shù)值。當(dāng)輸出晶體管提供功率時(shí)，結(jié)溫升高，降低VBE（增加有效輸出電壓擺幅），增加電流增益（增加可用輸出電流）。在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行中，由于輸出級(jí)結(jié)溫高于最低規(guī)定的工作環(huán)境溫度，因此可用的輸出電壓和電流始終大于超溫規(guī)范中所示的值。

為保持最大輸出級(jí)線性度，不提供輸出短路保護(hù)。這種缺乏保護(hù)通常不是問(wèn)題，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用在輸出端包括一個(gè)串聯(lián)匹配電阻器，如果該電阻器的輸出端對(duì)地短路，則限制內(nèi)部功耗。然而，在大多數(shù)情況下，將輸出引腳直接短接到相鄰的正極電源引腳（8引腳封裝），會(huì)破壞放大器。如果需要額外的短路保護(hù)，考慮電源線中的一個(gè)小串聯(lián)電阻器。該電阻減小了在高輸出負(fù)載下的可用輸出電壓擺動(dòng)。

驅(qū)動(dòng)電容性負(fù)載

對(duì)運(yùn)算放大器來(lái)說(shuō)，最苛刻也是最常見(jiàn)的負(fù)載條件之一就是電容負(fù)載。通常，電容性負(fù)載是ADC包括建議用于改善ADC線性度的附加外部電容。當(dāng)電容性負(fù)載直接施加在輸出引腳上時(shí)，高速、高開(kāi)環(huán)增益放大器（如OPA4830）很容易受到穩(wěn)定性下降和閉環(huán)響應(yīng)峰值的影響。當(dāng)主要考慮頻率響應(yīng)平坦度、脈沖響應(yīng)保真度和/或失真時(shí)，最簡(jiǎn)單和最有效的解決方案是通過(guò)在放大器輸出和電容性負(fù)載。

典型特性顯示了推薦的RS與電容性負(fù)載以及負(fù)載下產(chǎn)生的頻率響應(yīng)。大于2pF的寄生電容性負(fù)載會(huì)開(kāi)始降低OPA4830的性能。長(zhǎng)的PCB軌跡、不匹配的電纜以及到多個(gè)設(shè)備的連接很容易超過(guò)這個(gè)值。始終仔細(xì)考慮這種影響，并盡可能靠近輸出引腳添加推薦的串聯(lián)電阻器（參見(jiàn)電路板布局指南部分）。

設(shè)置RS電阻器的標(biāo)準(zhǔn)是負(fù)載處的最大帶寬、平坦頻率響應(yīng)。當(dāng)增益為+2時(shí)，輸出引腳處的頻率響應(yīng)在沒(méi)有電容性負(fù)載的情況下已經(jīng)稍微達(dá)到峰值，需要相對(duì)較高的RS值來(lái)平坦負(fù)載下的響應(yīng)。增加噪聲增益也會(huì)降低峰值（見(jiàn)圖78）。

失真性能

OPA4830在150Ω負(fù)載下具有良好的失真性能。與其他解決方案相比，它在更輕的負(fù)載和/或在單+3V電源上運(yùn)行提供了卓越的性能。通常，在基波信號(hào)達(dá)到非常高的頻率或功率水平之前，二次諧波占主導(dǎo)地位，而三次諧波分量可以忽略不計(jì)。然后聚焦于二次諧波，增加負(fù)載阻抗直接改善失真。請(qǐng)記住，總負(fù)載包括反饋網(wǎng)絡(luò)；在非反轉(zhuǎn)配置（見(jiàn)圖74）中，這是RF+RG的總和，而在反向配置中，只需將RF與實(shí)際負(fù)載并聯(lián)。運(yùn)行差分抑制二次諧波，如差分典型特性所示。

噪聲性能

高轉(zhuǎn)換率、單位增益穩(wěn)定、電壓反饋運(yùn)算放大器通常以較高的輸入噪聲電壓為代價(jià)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)換率。然而，OPA4830的9.2nV/√Hz輸入電壓噪聲遠(yuǎn)低于同類放大器。輸入?yún)⒖茧妷涸肼暫蛢蓚€(gè)輸入?yún)⒖茧娏髟肼曧?xiàng)結(jié)合在一起，可在各種工作條件下提供低輸出噪聲。圖89顯示了包含所有噪聲項(xiàng)的運(yùn)算放大器噪聲分析模型。在這個(gè)模型中，所有的噪聲項(xiàng)都被認(rèn)為是噪聲電壓或電流密度項(xiàng)，單位為nV/√Hz或pA/√Hz。

總輸出斑點(diǎn)噪聲電壓可以計(jì)算為所有平方輸出噪聲電壓貢獻(xiàn)者和的平方根。方程8顯示了使用圖89中所示術(shù)語(yǔ)的輸出噪聲電壓的一般形式：

將該表達(dá)式除以噪聲增益[NG=（1+RF/RG）]即為無(wú)反轉(zhuǎn)輸入時(shí)的等效輸入?yún)⒖键c(diǎn)噪聲電壓；該結(jié)果如等式9所示：

在19.3nV/√Hz的總輸出點(diǎn)噪聲電壓和9.65nV/√Hz的總輸出點(diǎn)噪聲電壓和9.65nV/√Hz的總輸出點(diǎn)噪聲電壓下，對(duì)這兩個(gè)方程進(jìn)行評(píng)估。該值包括電阻器增加的噪聲。這個(gè)總輸入?yún)⒖嫉膕pnoise電壓并不比僅運(yùn)算放大器電壓噪聲的9.2nV/√Hz規(guī)格高多少。

直流精度和偏移控制

寬帶電壓反饋運(yùn)算放大器的平衡輸入級(jí)允許在各種應(yīng)用中獲得良好的直流輸出精度。與同類產(chǎn)品相比，OPA4830的電源電流微調(diào)提供了更嚴(yán)格的控制。盡管高速輸入級(jí)確實(shí)需要相對(duì)較高的輸入偏置電流（通常每個(gè)輸入端子的輸入偏置電流為5μA），但是它們之間的緊密匹配可用于減少由該電流引起的輸出直流誤差。這種降低是通過(guò)匹配出現(xiàn)在兩個(gè)輸入端的直流源電阻來(lái)實(shí)現(xiàn)的。使用最壞情況+25°C輸入偏移電壓和電流規(guī)格，評(píng)估圖74的配置（其具有匹配的直流輸入電阻），得出最壞情況下的輸出偏移電壓等于等式10：

通常需要微調(diào)輸出偏移零點(diǎn)或直流工作點(diǎn)調(diào)整。在運(yùn)算放大器電路中引入直流偏移控制有很多種技術(shù)。這些技術(shù)大多是基于通過(guò)反饋增加直流電流電阻。英寸選擇偏移微調(diào)方法時(shí)，一個(gè)關(guān)鍵考慮因素是對(duì)期望信號(hào)路徑頻率響應(yīng)的影響。如果信號(hào)路徑是非可逆的，則最好將偏移控制作為逆變和信號(hào)應(yīng)用，以避免與信號(hào)源的交互。如果信號(hào)路徑要反轉(zhuǎn)，可以考慮對(duì)非反轉(zhuǎn)輸入應(yīng)用偏移控制。通過(guò)比信號(hào)通路電阻大得多的電阻值將直流偏置電流引入逆變輸入節(jié)點(diǎn)。這種配置確保調(diào)節(jié)電路對(duì)環(huán)路增益和頻率響應(yīng)的影響最小。

熱分析

最大期望結(jié)溫設(shè)置允許的最大內(nèi)部功耗，如下所述。在任何情況下，最高結(jié)溫不得超過(guò)+150°C。

工作結(jié)溫度（TJ）由TA+PD×θJA給出。總內(nèi)部功耗（PD）是靜態(tài)功率（PDQ）和輸出級(jí)（PDL）消耗的附加功率之和。只需將電源的總電壓乘以無(wú)負(fù)載部分。PDL取決于所需的輸出信號(hào)和負(fù)載；但是，對(duì)于連接到中間電源（VS/2）的電阻負(fù)載，當(dāng)輸出固定在等于VS/4或3VS/4的電壓時(shí)，PDL處于最大值。在此情況下，PDL=VS2/（16×RL），其中RL包括反饋網(wǎng)絡(luò)負(fù)載。

決定了它在功率級(jí)的耗散，而不是在功率級(jí)。

作為最壞情況的例子，使用圖72電路中的OPA4830（TSSOP-14封裝）計(jì)算最大TJ，該電路在最高規(guī)定環(huán)境溫度+85°C下運(yùn)行，并在中等供電條件下驅(qū)動(dòng)150Ω負(fù)載。

盡管該值仍遠(yuǎn)低于規(guī)定的最高結(jié)溫，但出于系統(tǒng)可靠性考慮，可能需要較低的保證結(jié)溫。如果負(fù)載要求在高輸出電壓下強(qiáng)制電流進(jìn)入輸出端，或者在低輸出電壓下從輸出端獲得電流，則可能出現(xiàn)最高的內(nèi)部損耗。這使得高電流通過(guò)輸出晶體管中的一個(gè)大的內(nèi)部電壓降。

電路板布局指南

要獲得最佳的性能與高頻放大器，如OPA4830需要仔細(xì)注意板布局寄生和外部元件類型。優(yōu)化性能的建議包括：

a）、寄生電容最小化所有信號(hào)輸入/輸出引腳的任何交流接地。輸出端和反向輸入端上的寄生電容會(huì)導(dǎo)致不穩(wěn)定：在非換向輸入端，它會(huì)與源阻抗發(fā)生反應(yīng)，導(dǎo)致無(wú)意的帶寬限制。為了減少不必要的電容，信號(hào)I/O引腳周圍的所有地面和電源平面上都應(yīng)該打開(kāi)一個(gè)窗口。否則，地面和動(dòng)力飛機(jī)應(yīng)該在其他地方保持完整。

b）、將電源引腳與高頻0.1μF去耦電容器之間的距離（<0.25“）減至最小。在設(shè)備引腳處，接地和電源平面布局不應(yīng)靠近信號(hào)輸入/輸出引腳。避免狹窄的電源和接地痕跡，以盡量減少引腳和去耦電容器之間的電感。每個(gè)電源連接應(yīng)始終與其中一個(gè)電容器斷開(kāi)連接。兩個(gè)電源之間的可選電源去耦電容器（0.1μF）（用于雙極操作）可提高二次諧波失真性能。主電源引腳上還應(yīng)使用較大的（2.2μF至6.8μF）去耦電容器，在較低頻率下有效。這些可以放置在離設(shè)備稍遠(yuǎn)的地方，并且可以在PCB的相同區(qū)域中的多個(gè)設(shè)備之間共享。

c）、仔細(xì)選擇和放置外部元件可保持高頻性能。電阻器應(yīng)為非常低的電抗類型。表面貼裝電阻工作最好，并允許更緊湊的整體布局。金屬薄膜或碳成分軸向引線電阻器也能提供良好的高頻性能。同樣，保持引線和PCB軌跡盡可能短。切勿在高頻應(yīng)用中使用線繞式電阻器。因?yàn)檩敵龉苣_和逆變輸入管腳對(duì)寄生電容最敏感，所以始終將反饋和串聯(lián)輸出電阻（如有）盡可能靠近輸出管腳。其他網(wǎng)絡(luò)元件，如非轉(zhuǎn)換輸入端接電阻器，也應(yīng)放在靠近封裝的地方。如果允許雙面元件安裝，將反饋電阻器直接放置在電路板另一側(cè)的封裝下方，位于輸出和反向輸入引腳之間。即使低寄生電容分流外部電阻，過(guò)高的電阻值也會(huì)產(chǎn)生顯著的時(shí)間常數(shù)，從而降低性能。好的軸向金屬膜或表面貼裝電阻器與電阻器并聯(lián)時(shí)大約有0.2pF。對(duì)于電阻值>1.5kΩ，該寄生電容會(huì)在500MHz以下增加一個(gè)極和/或零，從而影響電路運(yùn)行。保持電阻值盡可能低，以符合負(fù)載驅(qū)動(dòng)的考慮。750Ω是典型的反饋起點(diǎn)。

d）、與板上其他寬帶設(shè)備的連接可以通過(guò)短的直接記錄道或通過(guò)板載傳輸線進(jìn)行。對(duì)于短連接，將跟蹤和到下一個(gè)設(shè)備的輸入視為集中電容負(fù)載。應(yīng)使用相對(duì)較寬的跡線（50至100 mils），最好在其周圍打開(kāi)地面和動(dòng)力飛機(jī)。估計(jì)總電容性負(fù)載，并根據(jù)推薦的典型特性曲線RS vs電容性負(fù)載設(shè)置RS（圖15、圖38或圖63）。低寄生電容性負(fù)載（<5pF）可能不需要RS，因?yàn)镺PA4830名義上是補(bǔ)償?shù)模梢栽?pF寄生負(fù)載下工作。當(dāng)信號(hào)增益增加（增加空載相位裕度）時(shí)，允許無(wú)RS的更高寄生電容負(fù)載。如果需要較長(zhǎng)的記錄道，并且雙端接傳輸線固有的6dB信號(hào)損耗是可接受的，則使用微帶線或帶狀線技術(shù)實(shí)現(xiàn)匹配阻抗傳輸線（請(qǐng)參閱有關(guān)微帶和帶狀線布局技術(shù)的ECL設(shè)計(jì)手冊(cè)）。50Ω的環(huán)境通常不需要船上，事實(shí)上，更高的阻抗環(huán)境可以改善失真，如失真與負(fù)載的關(guān)系所示陰謀。與定義的特征電路板軌跡阻抗（基于電路板材料和軌跡尺寸），從OPA4830輸出到跟蹤的匹配串聯(lián)電阻器以及目的地輸入端的端接分流電阻器設(shè)備。記得嗎終端阻抗是并聯(lián)電阻和目的裝置輸入阻抗的并聯(lián)組合；總有效阻抗應(yīng)設(shè)置為與跡線阻抗相匹配。如果雙端接傳輸線的6dB衰減不可接受，則長(zhǎng)記錄道只能在源端串聯(lián)端接。在這種情況下，將跟蹤視為電容性負(fù)載，并按照推薦的典型特性曲線RS vs電容性負(fù)載（圖15、圖38或圖63）中所示設(shè)置串聯(lián)電阻值。這種配置不會(huì)保持信號(hào)完整性以及雙端接線路。如果目的設(shè)備的輸入阻抗較低，則由于串聯(lián)輸出形成的分壓器進(jìn)入終端阻抗，會(huì)有一些信號(hào)衰減。

e）、不建議套接高速零件。插座引入的額外引線長(zhǎng)度和管腳間電容會(huì)產(chǎn)生非常麻煩的寄生網(wǎng)絡(luò)，幾乎不可能實(shí)現(xiàn)平滑、穩(wěn)定的頻率響應(yīng)。將OPA4830直接焊接到電路板上可獲得最佳效果。

輸入和ESD保護(hù)

OPA4830是使用一個(gè)非常高速，互補(bǔ)雙極工藝制造的。對(duì)于這些非常小的幾何器件，內(nèi)部結(jié)擊穿電壓相對(duì)較低。這些細(xì)分反映在絕對(duì)最大評(píng)級(jí)表中。所有的設(shè)備引腳都由內(nèi)部的ESD保護(hù)二極管保護(hù)電源，如圖90所示。

這些二極管提供適度的保護(hù)，以輸入高于電源的過(guò)驅(qū)動(dòng)電壓。保護(hù)二極管通常可支持30mA連續(xù)電流。如果可能有更高的電流（即在帶有±15V電源部件的系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)至OPA4830），則應(yīng)在兩個(gè)輸入端添加限流串聯(lián)電阻器。盡可能降低這些電阻值，因?yàn)楦唠娮柚禃?huì)降低噪聲性能和頻率響應(yīng)。

　　安芯科創(chuàng)是一家國(guó)內(nèi)芯片代理和國(guó)外品牌分銷的綜合服務(wù)商,公司提供芯片ic選型、藍(lán)牙WIFI模組、進(jìn)口芯片替換國(guó)產(chǎn)降成本等解決方案,可承接項(xiàng)目開(kāi)發(fā),以及元器件一站式采購(gòu)服務(wù),類型有運(yùn)放芯片、電源芯片、MO芯片、藍(lán)牙芯片、MCU芯片、二極管、三極管、電阻、電容、連接器、電感、繼電器、晶振、藍(lán)牙模組、WI模組及各類模組等電子元器件銷售。（關(guān)于元器件價(jià)格請(qǐng)咨詢?cè)诰€客服黃經(jīng)理：15382911663）

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