ZHCSOA7D June 2021 – July 2025 BUF802
PRODUCTION DATA
- 1
- 1 特性
- 2 應(yīng)用
- 3 說明
- 4 引腳配置和功能
- 5 規(guī)格
- 6 參數(shù)測量信息
- 7 詳細(xì)說明
- 8 應(yīng)用和實(shí)施
- 9 器件和文檔支持
- 10修訂歷史記錄
- 11機(jī)械、封裝和可訂購信息
封裝選項(xiàng)
機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
- RGT|16
散熱焊盤機(jī)械數(shù)據(jù) (封裝 | 引腳)
- RGT|16
訂購信息
8.2.1.2 詳細(xì)設(shè)計(jì)過程
- 輸入阻抗：BUF802 的 JFET 輸入級提供千兆歐的輸入阻抗，因此可使前端與 1MΩ 電阻器端接，同時確保不影響性能。實(shí)現(xiàn)出色的精度。還可以接入一個 50Ω 電阻，為高頻率信號提供匹配端接。BUF802 使設(shè)計(jì)人員能夠在同一信號鏈中同時使用 1MΩ 和 50Ω 端接。
- 噪聲：前端放大器的總噪聲是 BUF802、OPA140 的電壓和電流噪聲以及電阻器熱噪聲的函數(shù)。然而，主要的噪聲源是 BUF802 的電壓噪聲造成的，這是由于其在整個帶寬范圍內(nèi)的噪聲分布所致。因此，前端放大器的總 RMS 噪聲約等于 BUF802 在 1GHz 帶寬內(nèi)的電壓噪聲。
BUF802（請參閱節(jié) 5.5）的指定輸入基準(zhǔn)電壓噪聲為 2.3nV/√Hz。輸入端在 1GHz 帶寬內(nèi)的總輸入?yún)⒖?RMS 噪聲由以下公式計(jì)算得出：
方程式 1. EnRMS = 2.3 nV/√Hz × √(1 GHz × 1.22) = 80 μVRMS.1.22 = Brickwall 校正因數(shù)。請參閱 TI 精密實(shí)驗(yàn)室 - 運(yùn)算放大器：噪聲 - 頻譜密度，了解詳細(xì)計(jì)算過程。
圖 8-3 展示了以頻率為函數(shù)的總輸入?yún)⒖键c(diǎn)噪聲。假設(shè)示波器屏幕上有 8 個分段，最高分辨率為 1mV，滿量程讀數(shù)為 8mVPP 或 2.82mVRMS。因此，前端放大器級在最高分辨率設(shè)置下的 SNR 為：
方程式 2. 20 × log (2.82 mVRMS / 80 μVRMS) = 31 dB. - S11 優(yōu)化器：前端放大器電路需要精確的 50Ω 端接，以在整個頻率范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)所需的 –15dB S11 參數(shù)。盡管可以在前端復(fù)合環(huán)路電路的輸入端安裝精確的 50Ω 電阻，但 BUF802 的寄生電容似乎會與該 50Ω 電阻并聯(lián)，從而導(dǎo)致端接不理想。
BUF802 的寄生輸入電容（IN 引腳）為 2.4pF。在 1GHz 頻率下，此寄生電容對應(yīng)的阻抗會降低至 66.3Ω。因此，輸入端信號看到的凈輸入阻抗如下：
方程式 3. 66.3 Ω || 50 Ω = 28.5 Ω這導(dǎo)致對 50Ω 源極的端接不理想，從而造成較差的 S11。在輸入走線上串聯(lián)一個 30Ω 電阻，并在板載 50Ω 端接處串聯(lián)一個 6.8nH 感應(yīng)器，有助于隔離輸入寄生電容。此配置還有助于將凈輸入阻抗維持在 50Ω。圖 8-4 展示了此改進(jìn)電路的 S11 響應(yīng)。
圖 8-2 凈輸入阻抗 - 整個頻率范圍內(nèi)的均勻增益：前端放大器電路設(shè)計(jì)為將 BUF802 和 OPA140 連接在復(fù)合環(huán)路中。該環(huán)路將輸入信號分成低頻率和高頻率分量，通過兩個不同的電路（傳遞函數(shù)）將每個信號分量分別傳輸?shù)捷敵龆?，并將它們重新組合以再現(xiàn)凈輸出信號。最終目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)兩個電路之間的平滑過渡，并在從直流到目標(biāo)頻率范圍內(nèi)保持平坦的頻率響應(yīng)。
BUF802 的 CL 模式 簡化了此設(shè)計(jì)，可實(shí)現(xiàn)從直流到目標(biāo)頻率（本例中為 1GHz）的平坦頻率響應(yīng)。為了實(shí)現(xiàn)平坦響應(yīng)，請滿足以下兩個條件：
- 高頻率響應(yīng)極點(diǎn) fHF << 低頻極點(diǎn) fLF
- α/β = G
其中 α 是輸入衰減因子，β 是精密放大器同相增益的倒數(shù)，G 是 BUF802 主路徑的直流增益。G 因器件而異；因此可通過修整 α 或 β 來實(shí)現(xiàn)平坦的頻率響應(yīng)。在圖 8-1 中，使用 RPOT 修整 β。
G 是節(jié) 5.5 中的典型值 (G = 0.971V/V)，而 α 為 1/5 (200kΩ/(200kΩ + 800kΩ))；因此，調(diào)整 RPOT 以使 β ≈ 1/5。
在 β 網(wǎng)絡(luò)中，所用電阻值應(yīng)比 α 網(wǎng)絡(luò)中的電阻低一個量級。因此，選擇了 80kΩ 和約 20kΩ 的 β 電阻值。
fHF 是由 In_Bias 引腳上的 330pF 串聯(lián)電容與 10MΩ 電阻構(gòu)成的極點(diǎn)。將 10MΩ 電阻值減小有助于縮短復(fù)合環(huán)路的過驅(qū)恢復(fù)時間，但會提高 fHF 極點(diǎn)頻率。
方程式 4. fHF = 1 / (2 × pi × R × C) = 1 / (2 × 3.14 × 10 MΩ × 330 pF) = 48 HzfLF 是由精密放大器 (OPA140) 的增益帶寬、輔助路徑帶寬以及電阻網(wǎng)絡(luò)的其他寄生電容共同決定的極點(diǎn)。
方程式 5. fLF1 of precision amplifier = GBW × GAUX × β = 440 kHz其中
- GBW 為精密放大器 (OPA140) 的增益帶寬積，等于 11MHz
- GAUX 是從 In_Aux 到 OUT 的增益，等于 0.2V/V
- 1/β 是為精密放大器設(shè)置的外部同相增益，等于 5V/V
精密放大器的共模輸入電容器 (CINPA) 與 Rα2 構(gòu)成一個極點(diǎn)，得出的極點(diǎn)頻率為：
方程式 6. fLF2 of Rα2 and CINPA of amplifier = 1 / ( 2 × pi × Rα2 × CINPA) = 28.4 kHz由于 fLF2 < fLF1，fLF2 被視為輔助路徑帶寬的主極點(diǎn)。根據(jù)上述 fHF 和 fLF2 的值，滿足 fHF << fLF2 的必要條件。
CF 連接在精密放大器兩端，是補(bǔ)償寄生電容所必需的，并使整體極點(diǎn)與零點(diǎn)相互抵消。使用以下公式來計(jì)算 CF 值：
方程式 7. CF = CINPA × ((G × Rα2 / Rβ2) – 1)).其中
- CINPA 是精密放大器（本例中為 OPA140）的共模輸入電容
- G 是 節(jié) 5.5 中的典型值 (G = 0.971V/V)
代入這些元件的值后，CF = 61pF，四舍五入為最接近的標(biāo)準(zhǔn)電容值 CF = 56pF。在最終系統(tǒng)中，根據(jù)所需的平帶響應(yīng)質(zhì)量，CF 可在最終生產(chǎn)流程中與 RPOT 一起進(jìn)行修整。