陷波滤波器可降低放大器峰值并增加增益平坦度

星星科技指导员 2023-02-01 2442

描述

ADA4817 FastFET™运算放大器可实现1 GHz带宽，输入噪声仅为4 nV/√Hz，是同类产品中速度最快、噪声最低的放大器。虽然ADA4817单位增益稳定，但高频极点的增益带宽积从高增益时的410 MHz增加到单位增益时的1 GHz。不幸的是，该极点会降低相位裕量，导致频率响应中出现不必要的峰值和阶跃响应中的振铃。在放大器的同相输入端增加一个分立式RLC陷波滤波器可保持高带宽和输入阻抗，同时显著降低峰值、提高增益平坦度并减少过冲。

图1所示的RLC陷波滤波器利用放大器的输入特性来产生所需的结果。R与串联LC并联形成的陷波可以整形，以补偿放大器和寄生电容产生的峰值。结果是带宽为 1 GHz （−3 dB）、250 MHz 增益平坦度（0.1 dB）和小于 1 dB 的峰值，增益等于 1。

滤波器

图1.RLC陷波滤波器。

电阻、电容和电感的选择至关重要。ADA4817的输入阻抗类似于1.4 pF接地电容。图2显示了具有放大器输入阻抗的RLC电路。将深入分析该电路以生成传递函数

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图2.陷波滤波器和放大器输入阻抗。

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其中 C1是放大器的输入阻抗，ω = 2πf。图3显示了使用公式2和C的幅度响应1=1.4 pF.L 和 C 的值决定了传递函数与 0 dB 交叉的位置。R 的值决定了缺口的深度。

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图3.各种RLC槽口。

为了补偿放大器的峰值，将放大器和滤波器的各个频率响应相加，调整R、L和C以获得最平坦的整体响应。这可以使用Excel或大多数电路仿真软件来完成。凹口的形状可以减少峰值，增加平坦度并减少过冲。图4显示了整体设计，其中陷波连接到同相输入。

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图4.整体电路。

FET输入ADA4817最重要的特性可能是其极低的输入偏置电流。陷波电路保持了这一特性，同时保持了放大器的低失真和低噪声。图5显示了带陷波滤波器和不带陷波滤波器的ADA4817的频率响应。请注意，在保持平坦度的同时保持带宽，并降低峰值。

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图5.有和没有RLC。

图6显示了采用和不带RLC电路的ADA4817的阶跃响应。相同的设计也可用于塑造其他FET输入放大器的频率响应。这种设计保持了FET输入的高输入阻抗，但RLC接地可以与放大器一起使用，因为不需要这样做。

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图6.带或不带RLC的脉冲响应。

结论

在ADA4817 FET输入运算放大器前面增加一个分立式RLC陷波滤波器可显著提高其性能。这种新颖而简单的技术可降低峰值，提高增益平坦度并减少过冲，同时保持原始的1 GHz带宽（–3 dB）。这种稳健、廉价的解决方案增加了三个新组件，但如果平坦的频率响应、更低的过冲和增强的性能很重要，那么额外的成本可能是值得的。

审核编辑：郭婷

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