Los amplificadores operacionales de alto rendimiento ofrecen síntesis de forma de onda de precisión

Con la tendencia hacia una generación de formas de onda más precisa mediante la síntesis DSP y la conversión de digital a analógico, por ejemplo, con el DAC LTC1668 de 16 bits y 50 Msps, existe una demanda creciente de amplificadores de descarga. En algunas aplicaciones, la función de corriente a voltaje del DAC es simplemente resistiva, aunque esto se limita a casos de señal pequeña. La solución más común es usar una etapa de amplificación o transimpedancia para proporcionar factores de escala utilizables más grandes o compensación de nivel. La Figura 1 muestra un ejemplo de este tipo, con un amplificador de corriente diferencial de voltaje asimétrico LT1722 para un LTC1668.

Figura 1. Amplificador DAC de corriente diferencial a voltaje desequilibrado.

Los LT1722, LT1723 y LT1724 son amplificadores operacionales simples, dobles y cuádruples con bajo nivel de ruido y alta velocidad, así como bajo consumo de energía. Las piezas están optimizadas para el funcionamiento de bajo voltaje y consumen solo 3,7 mA (típico) por pieza de suministros de ± 5 V, al tiempo que ofrecen hasta 200 MHz GBW y 3,8 nV / √ silenciosohercios1,2pA/√hercios Rendimiento acústico (típico). Las características de CC incluyen una precisión de compensación de entrada de submilivoltios y una unidad de salida superior a 20 mA, excelente para la unidad de cable. El LT1722 simple también está disponible en un paquete SOT-23 de 5 pines, lo que facilita su integración en un diseño de PCB.

El circuito de la Figura 1 proporciona ±1 V al pin de salida del amplificador para corrientes de DAC de escala completa de 5 mA, que, con el devanado en serie de 50 Ω que se muestra, proporciona un impulso sinusoidal de +3 dBm en una carga de 50 Ω ( ~ 1VPÁGINAS). En esta configuración particular, el LT1722 opera con una ganancia de ruido de 5 y proporciona un ancho de banda de señal pequeña de alrededor de 8 MHz (−3 dB). La contribución del amplificador al ruido de salida viene dada por

Ecuación 1

para el circuito como se muestra (el ruido de la resistencia lo aumentará a aproximadamente 75 µV). Con una resolución de 16 bits, un solo incremento de LSB en la salida del amplificador es de 31 µV, por lo que el ruido del amplificador LT1722 tendrá un impacto mínimo en el rango dinámico disponible del convertidor.

Algunas aplicaciones requieren salidas diferenciales amplificadas, como la activación de mezcladores de celdas Gilbert (como el modulador LT5503 IQ) o transformadores de RF. Para tales aplicaciones, las salidas de corriente diferencial del LTC1668 se pueden aumentar con etapas de transimpedancia dual, como se muestra en la Figura 2, lo que brinda la capacidad de reducir la corriente DAC sin pérdida del anillo de señal.

Figura 2. Amplificadores DAC de salida diferencial de transimpedancia doble.

El circuito que se muestra tiene las corrientes de escala completa del DAC reducidas a 2 mA para lograr ahorros de energía significativos en comparación con la operación estándar de 10 mA. El factor de escala de los amplificadores de transimpedancia está configurado para proporcionar 2 VPÁGINAS diferencialmente. Al operar con ganancia de ruido unitario, este circuito proporciona un ancho de banda de señal pequeña de aproximadamente 12 MHz (−3 dB). Los amplificadores LT1723 añaden muy poco ruido a la carga diferencial

ecuación 2

para el circuito como se muestra (las resistencias del circuito agregarán un poco de ruido adicional, haciendo un total de alrededor de 24 µV). Esto se compara favorablemente con el incremento nominal LSB de 16 bits de 31 µV, que apenas afecta el rango dinámico del convertidor.

El voltaje de salida de modo común del circuito de la Figura 2 se establece en 0,5 V CC, aunque algunas cargas pueden requerir un nivel diferente si se admite el acoplamiento de CC, como cuando se requiere la cancelación de compensación de orden suave. Aunque no se muestra aquí, las corrientes de coincidencia específicas se pueden alimentar fácilmente a los nodos de entrada inversora de ambos amplificadores para proporcionar un impulso de salida de modo común.

Cada uno de los circuitos amplificadores mostrados entregará +3dBm en 50Ω con productos de distorsión armónica de menos de −60dBc para una fundamental sintetizada a gran escala de 1MHz. Las capacidades nominales de retroalimentación que se muestran proporcionaron un exceso de respuesta de fase de aproximadamente 1% en la configuración del prototipo del autor, pero como con todos los circuitos amplificadores, es posible que se requiera alguna adaptación para lograr la característica de atenuación deseada en la configuración final de la placa de circuito.

Al considerar dispositivos candidatos para la posamplificación DAC, es importante tener en cuenta la contribución del ruido. La familia de dispositivos LT1722 ofrece el bajo nivel de ruido y los anchos de banda amplios que requieren los sintetizadores de forma de onda de 16 bits modernos, especialmente los que se utilizan para la modulación vectorial, donde la alta fidelidad es fundamental.

Además, las características de ruido muy bajo de los amplificadores operacionales LT1722, LT1723 y LT1724 brindan el mejor rendimiento de ruido para impedancias externas desde cientos de ohmios hasta aproximadamente 12 kΩ, lo que hace que estas piezas sean ideales para diversas tareas y precisión de amplificación.

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