宽带运算跨导放大器OPA660的特点及实现的电路原理分析

电子工程师 2019-10-03 4477

模拟技术

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描述

OPA660是Burr-Brown公司生产的宽带运算跨导放大器，采用SO-8表面安装和8脚塑料双列直插式两种封装形式，可灵活设计成高性能视频、射频和中频电路等宽带系统的单片集成放大器。它内含宽带、双极性的集成电压控制电流源（运算跨导放大器OTA）和一个电压缓冲放大器。OPA660以其优良的性能和灵活的电路功能，在视频和广播设备、通信设备和高速数据采集系统中具有广泛的应用价值。作为基本的功能块，它可以简化自动增益控制（AGC）放大器和压控振荡器（VCO）的设计，也可为光纤传输中发光二极管提供驱动电流，还可用于快速脉冲积分器、快速控制环路放大器和有源滤波器中。

主要特点：

内带的OTA可以看作是一个理想的晶体三极管，OTA既可当作一个NPN型晶体管工作，也可当作一个PNP型晶体管工作。

OTA是一个零偏的双极性输出器件，在差动输入电压为零时输出电流亦为零。

OTA的增益和相位误差分别为0.06％和0.02。

缓冲放大器具有850MHz的开环带宽和3000V／μs的转换速率。

运算跨导放大器的跨导可以由一个外接电阻进行调节，用户可以在带宽、静态电流和增益之间互相协调，以获得最佳效果。

结构原理：

OPA660中的OTA是一个压控电流源（VCCS），它就像一个晶体管，其3个引出端B、E、c相当于三极管的基极、发射极和集电极。但OTA与晶体三极管的区别在于，它是一个自偏（零偏）器件，输入电压既可正，又可负，为双极性。OTA既可像一个NPN管那样工作，也可像一个PNP管那样工作。值得注意的是，OTA的集电极电流方向与分立三极管相反。由图可知，当B、E之间的差动电压为正（B正E负）时，T1电流减小而T5电流（22者之和为T3的固定偏流）增大，T2电流增大而T6电流减小（二者之和为T4的固定偏流），输出的镜像电流源T9电流增大而T10电流减小，因此C端的输出电流是流出的；相反，当B、E之间的差动电压为负（B负E正）时，C端的输出电流是流入的。另外，分立三极管B、E之间有零点几伏的直流电位偏差，C与B、E之间的电压在放大区时应保证在几伏以上，而OTA的B、E、C之间偏差电压为零，因而静态时均为零电位。

三极管

如图所示电路采用跨导放大集成运放芯片OPA660作为放大元件。OPA660集成芯片的内部电路有两个组成部分：跨导放大部分OTA和高速缓冲。

电路的增益可变的主要原因是：OPA660的增益（即OTA的跨导gm）与OTA的静态电流有关，因而当改变OTA的静态电流时，其跨导gm也将随之而变，同时OPA660的带宽也将变化。由图知OPA660中OTA的静态电流控制引脚1的静态电流由三极管Q控制。三极管Q可选用2N3906的PNP管。显然三极管Q所构成的电路为恒流源电路。这个恒流源的电流值可通过电位器Rw进行调节。由上述分析可知：当电位器Rw变化时，相应Io、gm、Av也发生变化。

但必须强调的是：静态电流Io不得小于1mA，否则OPA660将不能正常工作。下表是OPA660中OTA的跨导gm与静态电流Io的近似关系。

三极管

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