Maig del 2001 LT1815: l'amplificador de 220 MHz, 1500 V / µs estalvia espai i energia

Introducció El LT1815 és un amplificador operatiu senzill de baixa potència i baixa distorsió amb un producte d’amplada de banda de guany de 220 MHz i una velocitat de gir de 1500 V / µs. El dispositiu funciona amb subministraments de ± 2 V a ± 6 V i consumeix un corrent de subministrament típic de només 6.5 mA. El LT1815 pot conduir càrregues de 100Ω amb baixa distorsió; normalment els productes de distorsió són -67dBc en relació amb un portador de 5MHz, 2VP-P. El LT1815 està disponible als paquets SOT-23-5 i SOT-23-6 d'estalvi d'espai i al paquet SO-8. El paquet SOT-6 de 23 derivacions inclou un pin de programació actual que permet a l'usuari reduir el corrent de subministrament per estalviar encara més energia mentre el dispositiu roman actiu amb un rendiment de freqüència reduït. Aquesta combinació d'alta velocitat i baixa potència, i la flexibilitat de canviar l'un per l'altre "sobre la marxa", fa que el LT1815 sigui un component útil en molts sistemes de comunicació d'alta velocitat on s'ha de minimitzar el consum d'energia. La taula de rendiment 1 resumeix el rendiment de l'LT1815. Tingueu en compte que el LT1815, un amplificador de retroalimentació de tensió, gira a una velocitat de 1500V/µs o 670ps per volt. Una alta velocitat de rotació no només redueix el temps d'assentament (15 ns perquè un pas de 5 V s'instal·li a ± 50 mV), sinó que també amplia el rang de freqüència efectiu de l'amplificador. L'amplada de banda de potència total es pot calcular a partir de la velocitat de variació mitjançant la fórmula: Per a una velocitat de canvi de 1500V/µs i una amplitud de sortida de ±3V (VP = 3V), això equival a una amplada de banda de potència total de 80MHz. Tot i que encara és inferior al producte d'ample de banda de guany de senyal petit de 220 MHz, s'estén molt dins la gamma de molts sistemes de comunicacions de banda ampla i vídeo digital. Taula 1. Característiques de rendiment clau del LT1815 Paràmetre Valor Corrent de subministrament 6.5 mA Guany Amplada de banda Producte Velocitat de variació 220 MHz 1500 V/μs Ample de banda de potència total, VOUT = 6VP-P Distorsió harmònica de 80 MHz, fC = 5 MHz, AV = 2, VOUT, = 2 VP-P, = 100 VP-P RL = 67Ω –6dBc Tensió de soroll d'entrada 1.5nV/√Hz Tensió de compensació d'entrada (màx.) 1.3 mV Corrent de soroll d'entrada 8pA/√Hz Corrent de polarització d'entrada (màx.) ±3μA Corrent de sortida, VOUT = ±75V ±4.2mA Interval de mode comú ±entrada 85 V CMRR 97 dB PSRR 5 dB Totes les especificacions són típiques a ± 25 V, 220 ° C tret que s'indiqui el contrari. Una velocitat de gir elevat també garanteix que la limitació de gir no contribueixi a la distorsió en un ampli rang de freqüències. El producte d'amplada de banda de guany de 5 MHz, al seu torn, assegura un guany de bucle elevat a la freqüència d'interès. A una freqüència portadora de 44 MHz, el guany del bucle obert és igual a 1, la qual cosa redueix encara més la distorsió. La figura 1815 (dues corbes inferiors) mostra la distorsió i la freqüència de l'amplificador LT2 en una configuració de guany de XNUMX. Figura 1. Distorsió LT1815 vs freqüència. Opció actual programable La discussió fins ara s'ha centrat en les especificacions LT1815 en el mode de velocitat completa. En els paquets SO-8 i SOT-5 de 23 derivacions, aquest és l'únic mode que s'ofereix. El paquet SOT-6 de 23 cables, però, inclou un pin de programació actual etiquetat EN, que fa referència al carril de subministrament negatiu i té una polaritat baixa activa. Per fer funcionar l'amplificador a tota velocitat (i corrent de subministrament total), tireu el pin EN cap a la font negativa a través d'una resistència de 75Ω o menys. Aquest és el mode habilitat, d'aquí el nom del pin. Quan el pin EN es deixa sense connectar o es força a almenys 2 V per sobre de la tensió d'alimentació negativa, l'amplificador està en mode d'apagat i només consumeix 150 µA de corrent d'espera. Per ajustar o programar el corrent d'alimentació i la velocitat de l'LT1815, connecteu una resistència externa (REN) entre el pin EN i la font negativa tal com es mostra a la figura 2. Com més gran sigui el valor de la resistència de programació, menor serà el corrent d'alimentació. El producte d'amplada de banda de guany també disminueix, tot i que a un ritme més lent que el corrent de subministrament. Per tant, la relació entre el producte d'amplada de banda de guany i el corrent de subministrament (una xifra clau del mèrit d'un amplificador operacional) augmenta realment de 33MHz/mA a aproximadament 50MHz/mA per a una resistència de programació de 40k. Les figures 3 i 4 mostren el producte de l'ample de banda del corrent de subministrament i del guany en comparació amb el valor de la resistència de programació, cosa que permet a l'usuari triar la compensació òptima per a l'aplicació. Les dues corbes superiors de la figura 1 mostren la distorsió en funció de la freqüència amb una resistència de programació de 40k (corrent d'alimentació de 1.2 mA). Figura 2. Resistència de programació entre EN i V–. Figura 3. Resistència de programació de corrent d'alimentació vs REN. Figura 4. Producte d'ample de banda de guany vs resistència de programació REN. En cert sentit, l'opció de corrent programable transforma l'amplificador LT1815 en una família d'amplificadors, cadascun en un punt diferent de la compensació de rendiment i corrent de subministrament. La figura 5 mostra distorsió vs corrent d’oferta, una d’aquestes corbes de compensació. Els punts representen punts de dades per a alguns altres amplificadors de tecnologia lineal, mentre que la corba representa el conjunt continu de punts de dades que poden oferir el LT1815 i una resistència de programació ben triada. Tot i tenir en compte que tots els amplificadors operatius són diferents i ofereixen el seu propi conjunt d’avantatges, el LT1815 ofereix de fet una distorsió inferior per a un corrent de subministrament determinat que molts altres amplificadors operatius. Figura 5. Distorsió vs corrent d'alimentació. Quan es desitgi, l'usuari pot canviar dinàmicament entre la velocitat màxima, l'apagat i un o més modes de baixa potència mitjançant diverses combinacions de lògica de drenatge obert, tal com es mostra a la figura 6. Per exemple, un sistema de comunicació que utilitza el LT1815 pot ajustar el seu rang dinàmic en funció de sobre el soroll i la distorsió en el canal receptor o transmissor i, en el procés, mai consumeix més corrent del necessari. Figura 6. Canvi de l'LT1815 entre el mode d'alta velocitat i diversos modes de baixa potència. Disseny del circuit A la figura 1815 es mostra un esquema simplificat del LT7. Ambdues entrades són d'alta impedància, classificant l'amplificador com una topologia de retroalimentació de voltatge. Els seguidors d'emissors NPN i PNP complementaris Q1–Q8 amortitzen cada entrada i presenten el senyal d'entrada diferencial a través de la resistència interna R1. L'interval de mode comú d'entrada s'estén normalment a 0.8 V de qualsevol font i està limitat per un VBE de Q10/Q14 més un VSAT de Q5/Q6. Els miralls de corrent NPN i PNP Q10–Q11 i Q14–Q15 reflecteixen el corrent generat a través de R1 al node d'alta impedància. Els dispositius Cascode Q9 i Q13 milloren la impedància de sortida del mirall. Figura 7. Esquema simplificat LT1815. La resistència R1, les transconductàncies de Q5–Q8 i el condensador de compensació C1 configuren el producte d'amplada de banda de guany de 220 MHz de l'amplificador. La xarxa RC, CC entre el node d'alta impedància i la sortida proporciona una compensació addicional quan la sortida impulsa una càrrega capacitiva. El corrent generat a través de R1, dividit pel condensador C1, determina la velocitat de canvi. Tingueu en compte que aquest corrent i, per tant, la velocitat de rotació, és proporcional a la magnitud del pas d'entrada. El pas d'entrada és igual al pas de sortida dividit pel guany del bucle tancat. Per tant, s’obtenen els índexs de rotació més elevats en les configuracions de guany més baixes. El full de dades LT1815 especifica la velocitat de gir de 1500V / µs en un guany inversor de –1, que equival a un guany no inversor de 2. La velocitat de gir és encara més gran en una configuració de guany d’unitat no inversora. El corrent intern generat a través de la resistència d'entrada pot ser molt superior al corrent de subministrament en repos (fins a 80 mA). En un funcionament transitori normal i en bucle tancat, això no presenta cap problema, ja que després d'uns pocs nanosegons la retroalimentació torna a zero el senyal d'entrada diferencial. Tanmateix, les tensions d'entrada diferencials sostingudes (és a dir, en llaç obert) poden provocar una dissipació de potència excessiva; per tant, aquest amplificador no s'ha d'utilitzar com a comparador. L'etapa de sortida protegeix el node d'alta impedància de la càrrega proporcionant guany de corrent. Els seguidors emissors Q17–Q20 proporcionen un guany de corrent igual a BetaNPN × BetaPNP, però el guany de corrent efectiu es veu molt millorat per la compensació de corrent base dinàmica proporcionada per Q24–Q26 i Q21–Q23. Q24 mesura una fracció del corrent de sortida que flueix per Q19; el mirall Q25–Q26 torna a injectar el corrent adequat a la base de Q19. Aquest impuls depenent del senyal millora la linealitat de l'amplificador reduint la quantitat de senyal d'entrada diferencial necessària per a un corrent de sortida determinat. Un avantatge addicional és que els dispositius de sortida poden ser més petits, la qual cosa requereix menys corrent de repòs per a una velocitat de l'amplificador determinada. El corrent de referència interna, IREF, flueix al mirall de corrent format per Q29, Q30, díodes Schottky D1 i D2 i resistències R2 i R3. Quan EN està en curtcircuit a V–, la relació de mirall és una i tots els corrents de polarització de l'amplificador són nominals. Qualsevol resistència externa connectada entre EN i el subministrament negatiu redueix la relació del mirall i, per tant, el corrent total de subministrament de l'amplificador. Quan l'EN no es connecta o s'estira alt, la polarització de l'amplificador s'apaga i només queden els 150 µA de corrent d'espera. Conclusió L'amplificador LT1815 ofereix una excel·lent combinació de corrent de subministrament baix i amplada de banda alta, tant per a senyals petits com grans. La baixa distorsió de l'amplificador a altes freqüències és un gran avantatge per a aplicacions de condicionament de senyal. L'opció actual programable ofereix una major flexibilitat per optimitzar dinàmicament el rendiment en sistemes de baixa potència.

Deixa un missatge 

Llista de missatges