【世说芯品】这款缓冲放大器让你的电路噪声减半，试试？

时间：2021-11-08 15:37:18

关键字：缓冲放大器

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[导读]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...

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V_IN = V_OUT。

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：

e_n = 缓冲器输入电压噪声密度
i_n = 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√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 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. 缓冲器AD8244的性能：

噪声仅为普通缓冲器的一半

AD8244

低功耗
250 μA（每放大器的最大电源电流）
FET输入
输入偏置电流：2 pA（最大值，25°C）
极高的输入阻抗
低噪声
电压噪声：13 nV/√Hz (1 kHz)
电压噪声：0.4 μV p-p
（0.1 Hz至10 Hz）
电流噪声：0.8 fA/√Hz (1 kHz)
高直流精度
最大失调漂移：3 μV/°C
（B级）
带宽：3 MHz
独特的引脚排列
输入至电源引脚间无漏电流
提供保护功能
轨到轨输出
单电源供电
输入范围扩展至地
宽电源范围
单电源：3 V至36 V
双电源：±1.5 V至±18 V
采用10引脚紧凑型MSOP封装