ZHCSOA7D June   2021  – July 2025 BUF802

PRODUCTION DATA  

  1.   1
  2. 1 特性
  3. 2 应用
  4. 3 说明
  5. 4 引脚配置和功能
  6. 5 规格
    1. 5.1 绝对最大额定值
    2. 5.2 ESD 等级
    3. 5.3 建议运行条件
    4. 5.4 热性能信息
    5. 5.5 电气特性 - 宽带宽模式
    6. 5.6 电气特性 - 低静态电流模式
    7. 5.7 典型特性
  7. 6 参数测量信息
  8. 7 详细说明
    1. 7.1 概述
    2. 7.2 功能方框图
    3. 7.3 特性说明
      1. 7.3.1 输入和输出过压钳位
      2. 7.3.2 可调节静态电流
      3. 7.3.3 ESD 结构
    4. 7.4 器件功能模式
      1. 7.4.1 缓冲器模式（BF 模式）
      2. 7.4.2 复合环路模式（CL 模式）
  9. 8 应用和实施
    1. 8.1 应用信息
    2. 8.2 典型应用
      1. 8.2.1 示波器前端放大器设计
        1. 8.2.1.1 设计要求
        2. 8.2.1.2 详细设计过程
        3. 8.2.1.3 应用曲线
      2. 8.2.2 将宽带宽 50Ω 输入信号链转为高输入阻抗
        1. 8.2.2.1 详细设计过程
        2. 8.2.2.2 应用曲线
    3. 8.3 电源相关建议
    4. 8.4 布局
      1. 8.4.1 布局指南
      2. 8.4.2 布局示例
  10. 9 器件和文档支持
    1. 9.1 文档支持
      1. 9.1.1 相关文档
    2. 9.2 接收文档更新通知
    3. 9.3 支持资源
    4. 9.4 商标
    5. 9.5 静电放电警告
    6. 9.6 术语表
  11. 10修订历史记录
  12. 11机械、封装和可订购信息

封装选项

机械数据 (封装 | 引脚)
散热焊盘机械数据 (封装 | 引脚)
订购信息

8.2.1.2 详细设计过程

  • 输入阻抗：BUF802 的 JFET 输入级提供千兆欧的输入阻抗，因此可使前端与 1MΩ 电阻器端接，同时确保不影响性能。实现出色的精度。还可以接入一个 50Ω 电阻，为高频率信号提供匹配端接。BUF802 使设计人员能够在同一信号链中同时使用 1MΩ 和 50Ω 端接。
  • 噪声：前端放大器的总噪声是 BUF802、OPA140 的电压和电流噪声以及电阻器热噪声的函数。然而，主要的噪声源是 BUF802 的电压噪声造成的，这是由于其在整个带宽范围内的噪声分布所致。因此，前端放大器的总 RMS 噪声约等于 BUF802 在 1GHz 带宽内的电压噪声。

    BUF802（请参阅节 5.5）的指定输入基准电压噪声为 2.3nV/√Hz。输入端在 1GHz 带宽内的总输入参考 RMS 噪声由以下公式计算得出：

    方程式 1. EnRMS = 2.3 nV/√Hz × √(1 GHz × 1.22) = 80 µVRMS.

    1.22 = Brickwall 校正因数。请参阅 TI 精密实验室 - 运算放大器：噪声 - 频谱密度，了解详细计算过程。

    图 8-3 展示了以频率为函数的总输入参考点噪声。假设示波器屏幕上有 8 个分段，最高分辨率为 1mV，满量程读数为 8mVPP 或 2.82mVRMS。因此，前端放大器级在最高分辨率设置下的 SNR 为：

    方程式 2. 20 × log (2.82 mVRMS / 80 µVRMS) = 31 dB.
  • S11 优化器：前端放大器电路需要精确的 50Ω 端接，以在整个频率范围内实现所需的 –15dB S11 参数。尽管可以在前端复合环路电路的输入端安装精确的 50Ω 电阻，但 BUF802 的寄生电容似乎会与该 50Ω 电阻并联，从而导致端接不理想。

    BUF802 的寄生输入电容（IN 引脚）为 2.4pF。在 1GHz 频率下，此寄生电容对应的阻抗会降低至 66.3Ω。因此，输入端信号看到的净输入阻抗如下：

    方程式 3. 66.3 Ω || 50 Ω = 28.5 Ω

    这导致对 50Ω 源极的端接不理想，从而造成较差的 S11。在输入走线上串联一个 30Ω 电阻，并在板载 50Ω 端接处串联一个 6.8nH 感应器，有助于隔离输入寄生电容。此配置还有助于将净输入阻抗维持在 50Ω。图 8-4 展示了此改进电路的 S11 响应。

    BUF802 净输入阻抗图 8-2 净输入阻抗
  • 整个频率范围内的均匀增益：前端放大器电路设计为将 BUF802 和 OPA140 连接在复合环路中。该环路将输入信号分成低频率和高频率分量，通过两个不同的电路（传递函数）将每个信号分量分别传输到输出端，并将它们重新组合以再现净输出信号。最终目标是实现两个电路之间的平滑过渡，并在从直流到目标频率范围内保持平坦的频率响应。

    BUF802 的 CL 模式 简化了此设计，可实现从直流到目标频率（本例中为 1GHz）的平坦频率响应。为了实现平坦响应，请满足以下两个条件：

    1. 高频率响应极点 fHF << 低频极点 fLF
    2. α/β = G

    其中 α 是输入衰减因子，β 是精密放大器同相增益的倒数，G 是 BUF802 主路径的直流增益。G 因器件而异；因此可通过修整 α 或 β 来实现平坦的频率响应。在图 8-1 中，使用 RPOT 修整 β。

    G 是节 5.5 中的典型值 (G = 0.971V/V)，而 α 为 1/5 (200kΩ/(200kΩ + 800kΩ))；因此，调整 RPOT 以使 β ≈ 1/5。

    在 β 网络中，所用电阻值应比 α 网络中的电阻低一个量级。因此，选择了 80kΩ 和约 20kΩ 的 β 电阻值。

    fHF 是由 In_Bias 引脚上的 330pF 串联电容与 10MΩ 电阻构成的极点。将 10MΩ 电阻值减小有助于缩短复合环路的过驱恢复时间，但会提高 fHF 极点频率。

    方程式 4. fHF = 1 / (2 × pi × R × C) = 1 / (2 × 3.14 × 10 MΩ × 330 pF) = 48 Hz

    fLF 是由精密放大器 (OPA140) 的增益带宽、辅助路径带宽以及电阻网络的其他寄生电容共同决定的极点。

    方程式 5. fLF1 of precision amplifier = GBW × GAUX × β = 440 kHz

    其中

    • GBW 为精密放大器 (OPA140) 的增益带宽积，等于 11MHz
    • GAUX 是从 In_Aux 到 OUT 的增益，等于 0.2V/V
    • 1/β 是为精密放大器设置的外部同相增益，等于 5V/V

    精密放大器的共模输入电容器 (CINPA) 与 Rα2 构成一个极点，得出的极点频率为：

    方程式 6. fLF2 of Rα2 and CINPA of amplifier = 1 / ( 2 × pi × Rα2 × CINPA) = 28.4 kHz

    由于 fLF2 < fLF1，fLF2 被视为辅助路径带宽的主极点。根据上述 fHF 和 fLF2 的值，满足 fHF << fLF2 的必要条件。

    CF 连接在精密放大器两端，是补偿寄生电容所必需的，并使整体极点与零点相互抵消。使用以下公式来计算 CF 值：

    方程式 7. CF = CINPA × ((G × Rα2 / Rβ2) – 1)).

    其中

    • CINPA 是精密放大器（本例中为 OPA140）的共模输入电容
    • G 是 节 5.5 中的典型值 (G = 0.971V/V)

    代入这些元件的值后，CF = 61pF，四舍五入为最接近的标准电容值 CF = 56pF。在最终系统中，根据所需的平带响应质量，CF 可在最终生产流程中与 RPOT 一起进行修整。