陷波濾波器可降低放大器峰值并增加增益平坦度

ADA4817 FastFET?運(yùn)算放大器可實(shí)現(xiàn)1 GHz帶寬，輸入噪聲僅為4 nV/√Hz，是同類產(chǎn)品中速度最快、噪聲最低的放大器。雖然ADA4817單位增益穩(wěn)定，但高頻極點(diǎn)的增益帶寬積從高增益時(shí)的410 MHz增加到單位增益時(shí)的1 GHz。不幸的是，該極點(diǎn)會(huì)降低相位裕量，導(dǎo)致頻率響應(yīng)中出現(xiàn)不必要的峰值和階躍響應(yīng)中的振鈴。在放大器的同相輸入端增加一個(gè)分立式RLC陷波濾波器可保持高帶寬和輸入阻抗，同時(shí)顯著降低峰值、提高增益平坦度并減少過(guò)沖。

圖1所示的RLC陷波濾波器利用放大器的輸入特性來(lái)產(chǎn)生所需的結(jié)果。R與串聯(lián)LC并聯(lián)形成的陷波可以整形，以補(bǔ)償放大器和寄生電容產(chǎn)生的峰值。結(jié)果是帶寬為 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。

圖1.RLC陷波濾波器。

電阻、電容和電感的選擇至關(guān)重要。ADA4817的輸入阻抗類似于1.4 pF接地電容。圖2顯示了具有放大器輸入阻抗的RLC電路。將深入分析該電路以生成傳遞函數(shù)

圖2.陷波濾波器和放大器輸入阻抗。

其中 C1是放大器的輸入阻抗，ω = 2πf。圖3顯示了使用公式2和C的幅度響應(yīng)1=1.4 pF.L 和 C 的值決定了傳遞函數(shù)與 0 dB 交叉的位置。R 的值決定了缺口的深度。

圖3.各種RLC槽口。

為了補(bǔ)償放大器的峰值，將放大器和濾波器的各個(gè)頻率響應(yīng)相加，調(diào)整R、L和C以獲得最平坦的整體響應(yīng)。這可以使用Excel或大多數(shù)電路仿真軟件來(lái)完成。凹口的形狀可以減少峰值，增加平坦度并減少過(guò)沖。圖4顯示了整體設(shè)計(jì)，其中陷波連接到同相輸入。

圖4.整體電路。

FET輸入ADA4817最重要的特性可能是其極低的輸入偏置電流。陷波電路保持了這一特性，同時(shí)保持了放大器的低失真和低噪聲。圖5顯示了帶陷波濾波器和不帶陷波濾波器的ADA4817的頻率響應(yīng)。請(qǐng)注意，在保持平坦度的同時(shí)保持帶寬，并降低峰值。

圖5.有和沒(méi)有RLC。

圖6顯示了采用和不帶RLC電路的ADA4817的階躍響應(yīng)。相同的設(shè)計(jì)也可用于塑造其他FET輸入放大器的頻率響應(yīng)。這種設(shè)計(jì)保持了FET輸入的高輸入阻抗，但RLC接地可以與放大器一起使用，因?yàn)椴恍枰@樣做。

圖6.帶或不帶RLC的脈沖響應(yīng)。

結(jié)論

在ADA4817 FET輸入運(yùn)算放大器前面增加一個(gè)分立式RLC陷波濾波器可顯著提高其性能。這種新穎而簡(jiǎn)單的技術(shù)可降低峰值，提高增益平坦度并減少過(guò)沖，同時(shí)保持原始的1 GHz帶寬（–3 dB）。這種穩(wěn)健、廉價(jià)的解決方案增加了三個(gè)新組件，但如果平坦的頻率響應(yīng)、更低的過(guò)沖和增強(qiáng)的性能很重要，那么額外的成本可能是值得的。

審核編輯：郭婷