[经验]

4通道JFET缓冲放大器使噪声减半

2018-10-29 17:08:48

1393 JFET 放大器

Jordyn Rombola和Chau Tran  ADI公司
许多电子电路需要利用一个器件来将不同的电路隔离或分离开。这种特殊器件称为缓冲器。缓冲器是单位增益放大器，具有极高输入电阻和极低输出电阻。这意味着可以将缓冲器模拟为一个增益为1的压控电压源。缓冲器具有几乎无限大的输入电阻，因而不存在负载效应，故VIN = VOUT。此外，缓冲器的输出电压对负载电阻不敏感，因为理想缓冲器的输出电阻基本上为零。将单位增益缓冲器放置在数模转换器(DAC)和负载之间，可以轻松解决负载效应问题。
给系统添加单位增益缓冲器时，务必不要影响精度和性能。最重要的一点是计算增加的噪声：

  其中：
en = 缓冲器输入电压噪声密度
in = 缓冲器输入电流噪声密度
f = 器件输入带宽(Hz)
在图1所示电路中，各通道的电流噪声极低(0.8 fA/√Hz)；相比之下，电压噪声则有13 nV/√Hz。因此，要降低系统中增加的噪声，必须降低此电压噪声。并联放置多个缓冲器可降低电压噪声。例如，两个缓冲器并联可将电压噪声降低√2，所有四个缓冲器并联相当于一个噪声减半的缓冲器。这种方法的缺点是偏置电流、电流噪声和输入电容提高，但在本例中，这些效应可忽略不计。在输出之间放置一个50 Ω之类的小电阻，可防止各输出之间的细微差异引起的额外电流流动。对于对功耗不太敏感的应用，可以省去这些50 Ω电阻以提高可用输出电流。
图1所示电路是缓冲放大器的一种新型配置，能将电压噪声减半。AD8244是一款四通道、JFET输入、单位增益缓冲器，具有远超预期的高性能。其最大偏置电流为2 pA，电流噪声接近于零，输入阻抗为10 TΩ，因此即使源阻抗为MΩ级别，也几乎不产生任何误差。该器件具有低电压噪声、宽电源范围和高精度特性，而且非常灵活，足以为任何需要单位增益缓冲器（甚至低源电阻）的应用提供高性能。


图1. 新型低噪声缓冲器AD8244图2比较了普通单通道缓冲器和有四个并联通道的新型缓冲器AD8244的噪声性能。


图2. 新型缓冲器AD8244的性能：噪声仅为普通缓冲器的一半作者简介
Jordyn Rombola [jordyn.rombola@analog.com]是ADI公司线性和精密技术部门(LPT)的产品工程师。她获得伍斯特理工学院(WPI)电气和计算机工程学士学位后，于2014年加入ADI公司。
Chau Tran [chau.tran@analog.com]于1984年加入ADI公司，目前在位于美国马萨诸塞州威明顿市的线性和精密技术部门工作。他于1990年毕业于塔夫斯大学，获得电气工程硕士学位。Chau拥有10多项专利，并撰写了十几篇技术文章。