LF155/LF156/LF256/LF257/LF355/LF356/LF357:结型场效应晶体管(JFET)输入运算放大器
LF155/LF156/LF256/LF257/LF355/LF356/LF357:结型场效应晶体管(JFET)输入运算放大器
作为首批集成JFET输入结构的单片运算放大器,该系列器件采用了高精度的BI-FET™技术,结合了高电压JFET与标准双极性晶体管的优势。其性能优势包括低输入偏置电流、低输入失调电流、低1/f噪声拐点,以及出色的共模抑制比和直流增益,使其适用于高精度模拟信号处理领域。
核心特性
- 可替代昂贵的混合型与模块化FET放大器
- 采用加固型JFET结构,避免了爆裂处理问题
- 适用于低噪声系统设计,具备极低的1/f噪声转折频率
- 偏移调整不会影响共模抑制比或温度漂移表现
- 新型输出级支持高达5,000 pF的容性负载,无需额外稳定元件
- 内部补偿机制与宽差分输入电压范围
典型应用
- 精密高速积分器
- 高速数模/模数转换系统
- 高阻抗信号缓冲器
- 低噪声宽带放大器
- 对数运算放大器
- 光电探测放大器
- 采样与保持电路
关键参数
- 输入偏置电流:30 pA
- 输入失调电流:3 pA
- 输入阻抗:1012 Ω
- 共模抑制比:100 dB
- 直流增益:106 dB
技术概览
该系列运算放大器在单芯片上集成了高精度的JFET输入级与双极性晶体管输出级,具备出色的线性度与动态响应能力。其设计兼顾了高转换速率、大带宽、快速建立时间和极低的噪声性能,适用于对信号保真度要求极高的精密测量与控制系统。
应用建议与设计注意事项
由于JFET结构具备较高的栅极到源极与漏极的击穿电压,因此无需额外的输入钳位电路,即可支持较大的差分输入电压范围。同时,输入电压不得超过负电源电压,否则可能引发大电流,导致器件损坏。
当任一输入端电压超过负共模限制时,输出将被强制拉高,从而可能引发相位反转。但此状态下不会发生锁存现象,只要输入电压重新回到共模范围内,系统即可恢复正常工作。
在正共模输入条件下,放大器可正常工作,甚至允许共模电压略高于正电源电压(约100 mV)。这一特性使其适用于电源电流监控与限制等应用场景。
为避免因电源极性接反而造成损坏,建议在电路设计中加入防反接保护措施。此外,偏置电流由FET电流源提供,因此输出电流基本不受电源电压波动影响。
在电阻性反馈路径中,反馈极点的频率由并联电阻与输入电容决定。在多数情况下,该极点频率远高于系统闭环带宽,因此对系统稳定性影响较小。然而,当极点频率接近闭环带宽六倍以内时,建议在输出与输入之间加入一个小电容,以提升稳定裕度。
典型电路配置
1. 输入失调电压(VOS)调节
可使用25 kΩ电位器对VOS进行调节,电位器滑动端应连接至正电源。若采用温度系数低于100 ppm/°C的电位器,调节引入的额外漂移约为0.5 µV/°C/mV。总漂移通常在5 µV/°C以内。
2. 容性负载驱动
LF155/6建议使用5 kΩ电阻,LF357则推荐1.25 kΩ电阻。得益于优化的输出级结构,这些放大器可驱动最大0.01 µF的容性负载,同时保持稳定。过冲幅度≤20%,建立时间ts约为5 µs。
3. 大功率带宽性能(LF357)
在失真度≤1%、输出摆幅为20 Vp-p的条件下,LF357的功率带宽可达500 kHz,适用于高速信号放大与功率传输。
4. 建立时间测试电路
在单位增益反相配置中,LF155/6可实现10 V步进响应,LF357则设置为增益AV = -5。FET探头用于隔离探头电容,确保测试精度。
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