4通道JFET缓冲放大器使噪声减半

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:

Equation 1

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)/p>

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√22,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. 新型低噪声缓冲器AD8244

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 TΩTΩ,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

Jordyn Rombola

Jordyn Rombola

Jordyn Rombola是ADI公司线性和精密技术部(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

Chau Tran于1984年加入ADI公司,目前在位于美国马萨诸塞州威尔明顿市的集成放大器产品(IAP)部工作。他于1990年毕业于塔夫斯大学,获得电气工程硕士学位。Chau拥有十多项专利,并撰写了十几篇技术文章。