信号滤波器
时间: 2024-07-16 19:20:44 | 作者: 信号滤波器
ADA4817FastFET运算放大器实现了1GHz的带宽 , 输入噪声低至4-nV/Hz , 从而使其成为同类器件中速度最快且噪声最低的放大器。ADA4817单位增益稳定,其高频极点增加了增益带宽积(从高增益时的410MHz到单位增益时的1GHz),不过此极点同时也减小了相位裕度,引起了频率响应中不期望的尖峰以及阶跃响应中的振铃。在此放大器的同相输入端加入一个RLC分
ADA4817FastFET运算放大器实现了1GHz的带宽 , 输入噪声低至4-nV/Hz , 从而使其成为同类器件中速度最快且噪声最低的放大器。ADA4817单位增益稳定,其高频极点增加了增益带宽积(从高增益时的410MHz到单位增益时的1GHz),不过此极点同时也减小了相位裕度,引起了频率响应中不期望的尖峰以及阶跃响应中的振铃。在此放大器的同相输入端加入一个RLC分立器件组成的陷波器,在保证高带宽和高输入阻抗的同时,可大大减小尖峰和过冲,提高增益平坦度。
RLC陷波器如图1所示,它利用了放大器的输入特性,产生了所期望的结果。陷波器由串联的LC与电阻R并联而构成,成功地补偿了由放大器和寄生电容所引起的尖峰。采用此陷波器后,3dB带宽达到1GHz,0.1dB增益平坦度高达250MHz,而单位增益时的尖峰小于1dB。
其中,电阻、电容和电感的选取是非常关键的。ADA4817的输入阻抗等效于一个接地的1.4pF电容器。图2所示为包含放大器等效输入阻抗的RLC电路。接下来将对此电路进行深入分析,以得出传递函数
式中:C1为放大器输入阻抗,且 = 2f。图3为方程式2中C1=1.4 pF时的幅频响应。其中,L和C的值决定传递函数穿越0dB的位置,而R值则决定着陷波器凹槽的深度。
为了补偿放大器的尖峰,增加放大器和滤波器特定的频率响应,需要通过调整R、L和C的值来获得最平坦的频率响应,这可以通过Excel或者最常见的仿真软件来实现。可以形成凹槽来减小尖峰,增加平坦度,并减小过冲。图4为总体电路设计,其中陷波器连接到同相输入端。
对于FET输入型的ADA4817而言,最重要的特性也许就是超低的输入偏置电流,加入陷波器后能够继续保持这一特性,同时还维持放大器的低失线带有陷波器和不带陷波器两种情况下频率响应的比较。结果显示,带宽不变,而平坦度提高,尖峰变小。
图6给出了ADA4817在带有和不带RLC陷波器两种情况下的阶跃响应。在实现其他类型的FET输入放大器的频率响应时也可以采用与此相同的设计。该设计保持了FET输入的高输入阻抗,但在这一指标不是一项需求时,可以将RLC陷波器跨接到放大器与地之间。
在ADA4817的FET输入运算放大器之前加入一个由分立器件构成的RLC陷波器可以大大地改善其性能。利用这种新奇而又简单的技术可减小尖峰,提高增益平坦度,还可减小过冲,所有这些好处都是在保持原有1GHz带宽(-3dB)不变的条件下获得的。这个鲁棒且简单的解决方案虽然增加了3个新元件,但在平坦的频率响应、低过冲以及性能更为重要时,这些新元件所增加的成本是值得的。