为了使用 OPA695 等高频放大器实现最佳性能,需要特别注意电路板布局寄生效应和外部元件类型。优化性能的建议包括:
- 尽可能减小所有信号 I/O 引脚的连接到任何交流接地端的寄生电容。输出引脚和反相输入引脚上的寄生电容可能导致不稳定;在同相输入端,寄生电容可与源阻抗发生反应,造成意外的频带限制。为了减少不必要的电容,信号 I/O 引脚周围的窗口应在所有接地平面和电源平面中打开。否则,请保持电路板上其他位置的接地平面和电源平面完好无损。
- 尽可能减小电源引脚到高频 0.1μF 去耦电容器的距离 (< 0.25")。在器件引脚上,确保接地平面和电源平面布局不靠近信号 I/O 引脚。避免电源布线和接地布线过于狭窄,以便尽可能减小引脚和去耦电容器之间的电感。电源连接应始终与这些电容器解耦。两个电源(适用于双极性工作模式)之间的可选电源解耦电容器可改善二次谐波失真性能。在主电源引脚上使用较大的(2.2µF 至 6.8µF)去耦电容器,该去耦电容器应在较低频率有效。可将这些去耦电容器放得离器件远一些,并可在 PCB 同一区域内的多个器件之间共享这些电容器。
- 谨慎选择和放置外部器件有助于确保 OPA695 的高频性能。使用低电抗类型的电阻器。表面贴装式电阻器最适合,并可实现更紧密的总体布局。金属膜和碳成分的轴向引线电阻器也可以提供良好的高频性能。尽可能缩短引线和 PCB 走线。切勿在高频应用中使用绕线式电阻器。由于输出引脚和反相输入引脚对寄生电容极为敏感;因此务必将反馈电阻器和串联输出电阻器(如有)尽可能靠近输出引脚放置。将其他网络组件(例如同相输入终端电阻器)放置在封装附近。在允许双面组件安装的情况下,将反馈电阻器直接放置在电路板另一面封装下面,即输出引脚和反相输入引脚之间。频率响应主要由反馈电阻值决定。增大该值会降低带宽,而减小该值会导致峰值更高的频率响应。402Ω 反馈电阻器(在 ±5V 电源上增益为 +8 的典型特性规格中使用)是良好的设计起点。请注意,单位增益跟随器应用需要一个 523Ω 反馈电阻器,而不是直接短路。即使在单位增益跟随器配置中,电流反馈运算放大器也需要一个反馈电阻器来控制稳定性。
- 与电路板上其他宽带器件的连接可以使用较短的直接走线或通过板载传输线进行。对于短连接,应考虑将布线和下一个器件的输入视为集总容性负载。应使用相对较宽的布线(50 密耳至 100 密耳),最好在这些走线周围打开接地平面和电源平面。估算总电容负载并设置根据隔离电阻与电容负载特性的串联隔离电阻。如果需要很长的走线,并且可以接受双端接传输线固有的 6dB 信号损耗,则可以使用微带或带状线技术来实施匹配阻抗传输线(有关微带和带状线布局技术,请参阅 ECL 设计手册)。电路板上通常不需要 50Ω 的环境。实际上,较高阻抗的环境可以改善失真(另请参阅失真与负载关系图。)定义特性电路板走线阻抗(基于电路板材料和走线尺寸)后,在 OPA695 输出端的走线中使用匹配的串联电阻器。还在目标器件的输入上使用终端分流电阻器。请记住,端接阻抗是分流电阻器和目标器件输入阻抗的并联组合;将该总有效阻抗设置为与引线阻抗相匹配。凭借 OPA695 的高输出电压和电流能力,可将多个目标器件视为单独的传输线,每条传输线都有串联和并联终端。如果不能接受双端接传输线的 6dB 衰减,则只能在源端对长走线进行串联短接。在本例中,应将布线视为电容负载,并根据隔离电阻与电容负载特性设置串联隔离电阻。该设置不能保持信号完整性以及双端接线路。如果目标器件的输入阻抗较低,则由于连接到端接阻抗的串联输出会形成分压器,因此会发生一定程度的信号衰减。
- 建议不要插入 OPA695 之类的高速器件。由插座引起的额外引线长度和引脚间电容可能会造成麻烦的寄生网络,从而几乎不可能实现平稳的频率响应。通过将 OPA695 直接焊接到电路板上可获得最佳效果。