1 概述
OPA660是一个可灵活设计成高性能视频、射频和中频电路等宽带系统的单片集成放大器。它内含宽带、双极性的集成电压控制电流源（运算跨导放大器OTA）和一个电压缓冲放大器。
OTA可以看作是一个理想的晶体三极管,它有三个引出端,一个是高阻输入端B,一个是低阻输入/输出端E,一个是电流输出端C。然而,OTA是一个零偏的双极性输出器件,在差动输入电压为零时输出电流亦为零,当B、E之间的电压为正或负时,其输出电流流出或流进C端,所以,OTA既可当作一个NPN型晶体管工作,也可当作一个PNP型晶体管工作,这就是“双极性”的含义。
OTA的增益和相位误差分别为0.06％和0.02°,缓冲放大器具有850MHz的开环带宽和3000V/μs的转换速率。运算跨导放大器的跨导可以由一个外接电阻进行调节,用户可以在带宽、静态电流和增益之间互相协调,以获得最佳效果。
OPA660以其优良的性能和灵活的电路功能,使得它在视频和广播设备、通信设备和高速数据采集系统中具有广泛的应用价值。作为基本的功能块,它可以简化自动增益控制（AGC）放大器和压控振荡器（VCO）的设计,也可为光纤传输中发光二极管提供驱动电流,它还可用于快速脉冲积分器、快速控制环路放大器和有源滤波器中。
OPA660采用SO－8表面安装和8脚塑料双列直插式两种封装形式,图1为它的引脚排列。图2是其简化的内部电路。
2 工作原理
OPA660中的OTA是一个压控电流源（VCCS）,它就象一个晶体管,其三个引出端B、E、C相当于三极管的基极、发射极和集电极。但OTA与晶体三极管的区别在于,它是一个自偏（零偏）器件,输入电压既可正,又可负,为双极性,OTA既可像一个NPN管那样工作,也可像一个PNP管那样工作。值得注意的是,OTA的集电极电流方向与分立三极管相反。由图2可以看出,当B、E之间的差动电压为正（B正E负）时,T1电流减小,T5电流（二者之和为T3的固定偏流）增大,而T2电流增大,使 T6电流减小（二者之和为T4的固定偏流）,输出的镜像电流源T9电流增大而T10电流减小,因此,C端的输出电流是流出的;相反,当B、E之间的差动电压为负（B负E正）时,C端的输出电流是流入的。另外,分立三极管B、E之间有零点几伏的直流电位偏差,C与B、E之间的电压在放大区时应保证在几伏以上,而OTA的B、E、C之间偏差电压为零,因而静态时均为零电位。
图1中的OTA符号既反映了OTA与三极管的类似,又强调了二者的区别。发射极的双箭头表示OTA既象NPN管,又象PNP管;集电极的两个箭头表示它的电流方向既可流入,又可流出。
将OTA类比为一个三极管有助于对它的很多应用电路的理解,这种直觉的理解,反过来又简化了OTA的电路设计。
3 应用提示
3.1 连线和布线
图3给出了OPA660的基本连接电路。OPA660虽然具有良好的高频特性,但工作在高频范围时仍需要注意连线和布线问题。
电源线串接的去耦电阻和去耦电容应尽量靠近器件引脚,将钽电容、聚酯电容和平面型无感电容并联,可达到最好的去耦效。
连线和印制线应尽量短、粗,以减小串联电阻和电感。
印制板地线平面应尽可能宽大,但在高阻结点下应避免地线,以减小分布电容。
应使用低感元件,不要用线绕电阻,最好不使用插孔,因为它会增加一定的电感量。
为防止振荡,使电路稳定,可在缓冲器输入端和OTA的B端串接25Ω～200Ω的电阻。
OPA660的总静态电流IQ=85I1,I1是引脚1流出的电流。在引脚1和引脚4（负电源）之间接一个外接电阻RQ,可以调节I1,从而调节IQ。改变IQ可以改变放大器的带宽及跨导等交流特性,这在一些应用中是非常有用的。若RQ=250Ω,则IQ近似为20mA,此时运算跨导约为125ms。
图4为一个逻辑控制使能电路。当0/5V的逻辑信号Lin为低电平(0V)时,1mA的控制电流IC将使1脚的电位升高,从而可使OPA660内部的电流源截止而停止工作。
4 应用举例
图5是一个全波包络检波及AGC电路。中频信号经第一个OPA6601放大器后,由D1、D2进行全波检波, 检波后的两路信号在第二个OPA660放大器上叠加后滤波输出。输出信号VO经R、C滤波后取出直流分量再加入第三个OPA660放大器的同相输入端,这样,它可作为一个电压控制电流源来控制第一个OPA660和第二个OPA660的I1,从而控制它们的运算跨导。当输出信号VO增大时,滤波电容C上的直流电压也增大,从而使第三个OPA660上的输出电流IC增大以减小中频放大器(第一个OPA660)及叠加放大器(第二个OPA660)的I1,从而达到调节它们的静态电流IQ的目的。由于OPA660的运算跨导是随IQ的减小而减小的,所以VO增大将使它们的增益减小,这样就实现了增益的自动控制。调节第三个OPA660的外接电阻RQ3可改变它本身的跨导,从而调节AGC的强弱。
图6是由OPA660构成的差动放大器。它的良好的高频特性可使该放大器的带宽达到400MHz。需要强调的是,它的输入端极性与三极管相反,所以在引入负反馈时要特别注意。 |
