LT1028/LT1128：超低噪聲精密高速運算放大器的卓越之選

在電子工程師的設(shè)計世界里，運算放大器是不可或缺的基礎(chǔ)元件。而今天要給大家介紹的 LT1028/LT1128 運算放大器，以其出色的噪聲性能和高速特性，在眾多應(yīng)用場景中脫穎而出。

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產(chǎn)品概述

LT1028（增益 -1 穩(wěn)定）和 LT1128（增益 +1 穩(wěn)定）運算放大器實現(xiàn)了噪聲性能的新標(biāo)準(zhǔn)。在 1kHz 時噪聲低至 0.85nV/√Hz，10Hz 時為 1.0nV/√Hz。這種超低噪聲與出色的高速規(guī)格（LT1028 增益帶寬積為 75MHz，LT1128 為 20MHz）、無失真輸出以及真正的精密參數(shù)（0.1μV/°C 漂移、10μV 失調(diào)電壓、3000 萬電壓增益）相結(jié)合。盡管 LT1028/LT1128 輸入級的集電極電流接近 1mA 以實現(xiàn)低電壓噪聲，但輸入偏置電流僅為 25nA。

主要特性

噪聲性能

• 電壓噪聲：在 1kHz 時，典型值為 0.85nV/√Hz，最大值為 1.1nV/√Hz；在 10Hz 時，典型值為 1.0nV/√Hz。0.1Hz 至 10Hz 的峰 - 峰值噪聲典型值為 35nV。這種低電壓噪聲使得它在對噪聲要求極高的應(yīng)用中表現(xiàn)出色。
• 電流噪聲：在 10Hz 時，典型值為 4.7pA/√Hz；在 1kHz 時，典型值為 1.0pA/√Hz。雖然電流噪聲比大多數(shù)單片運算放大器高，但通過合理設(shè)計源電阻，可以實現(xiàn)低噪聲性能。

其他性能參數(shù)

• 增益帶寬積：LT1028 最小為 50MHz，LT1128 最小為 13MHz，能夠滿足高速信號處理的需求。
• 壓擺率：LT1028 最小為 11V/μs，LT1128 最小為 5V/μs，保證了快速的信號響應(yīng)。
• 失調(diào)電壓：最大值為 40μV，溫度漂移最大值為 0.8μV/°C，具有良好的穩(wěn)定性。
• 電壓增益：最小值為 700 萬，提供了高增益放大能力。

應(yīng)用領(lǐng)域

LT1028/LT1128 適用于多種對噪聲和性能要求較高的應(yīng)用場景，包括但不限于：

• 低噪聲頻率合成器：為頻率合成提供低噪聲的信號放大，確保頻率的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。
• 高品質(zhì)音頻：在音頻放大器中，其低噪聲特性能夠還原出更加純凈的聲音。
• 紅外探測器：對微弱的紅外信號進(jìn)行低噪聲放大，提高探測器的靈敏度。
• 加速度計和陀螺儀放大器：滿足對傳感器信號的高精度放大需求。
• 350Ω 電橋信號調(diào)理：有效處理電橋輸出的微弱信號。
• 磁搜索線圈放大器：用于檢測微弱的磁場信號。
• 水聽器放大器：在水下聲學(xué)檢測中，提供低噪聲的信號放大。

噪聲分析與應(yīng)用注意事項

電壓噪聲與電流噪聲的關(guān)系

為了實現(xiàn)真正的低噪聲性能，需要理解電壓噪聲（(e{n})）、電流噪聲（(I{n})）和電阻噪聲（(r_{n})）之間的相互作用。LT1028/LT1128 的電壓噪聲小于 1nV/√Hz，比之前的產(chǎn)品（如 LT1007/1037）低三倍。但由于其輸入晶體管的集電極電流接近 1mA，電流噪聲比大多數(shù)單片運算放大器高。

總噪聲與源電阻的關(guān)系

運算放大器的總輸入?yún)⒖荚肼曈晒?(e{t}=left[e{n}^{2}+r{n}^{2}+left(I{n} R{e q}right)^{2}right]^{1 / 2}) 給出，其中 (R{eq}) 是兩個輸入的總等效源電阻，(r{n}=sqrt{4 k T R{e q}}=0.13 sqrt{R_{eq}})（在 25°C 時，單位為 nV/√Hz）。

• 當(dāng)源電阻非常低（(R_{eq}<40 Omega)）時，電壓噪聲占主導(dǎo)。
• 隨著 (R_{eq}) 增加，電阻噪聲成為最大項。
• 當(dāng) (R{eq}) 進(jìn)一步增加時，電流噪聲變得重要。在 1kHz 時，當(dāng) (R{eq}) 超過 20k 時，電流噪聲分量大于電阻噪聲。

不同源電阻下的最佳運放選擇

噪聲測試

• 電壓噪聲測試：可以使用 Quan Tech 噪聲分析儀 Model 5173 或等效的噪聲測試儀準(zhǔn)確測量 RMS 電壓噪聲密度。測量 0.1Hz 至 10Hz 的峰 - 峰值噪聲時，需要注意預(yù)熱設(shè)備、屏蔽氣流和避免設(shè)備附近的突然運動等特殊測試預(yù)防措施。
• 電流噪聲測試：電流噪聲密度（(I_{n})）可以通過特定的公式和測試電路進(jìn)行測量。
• 100% 噪聲測試：1kHz 的電壓和電流噪聲在自動測試中進(jìn)行 100% 測試，10Hz 電壓噪聲密度進(jìn)行抽樣測試，10Hz 電流噪聲可以從 1kHz 的 100% 測試中推斷。

應(yīng)用信息

通用插入兼容性

LT1028/LT1128 系列器件可以直接插入 OP - 07、OP - 27、OP - 37、LT1007 和 LT1037 的插座中，無需移除外部調(diào)零組件。此外，在移除外部補償組件后，還可以適配 5534 插座。

失調(diào)電壓調(diào)整

LT1028/LT1128 的輸入失調(diào)電壓及其溫度漂移在晶圓測試時已永久調(diào)整到較低水平。如果需要進(jìn)一步調(diào)整 (Vos)，使用 1k 調(diào)零電位器不會降低溫度漂移。調(diào)整到非零值會產(chǎn)生 (VOS/300)μV/°C 的漂移，1k 電位器的調(diào)整范圍約為 ±1.1mV。

失調(diào)電壓和漂移

在設(shè)計中，要注意熱偶效應(yīng)，通過最小化氣流、縮短封裝引腳、使兩個輸入引腳靠近并保持相同溫度等措施，避免熱偶效應(yīng)超過放大器的固有漂移。

單位增益緩沖應(yīng)用（僅 LT1128）

當(dāng) (R{F} ≤100 Omega) 且輸入由快速大信號脈沖（>1V）驅(qū)動時，輸出波形會出現(xiàn)特殊情況。當(dāng) (R{F} ≥500 Omega) 時，輸出能夠處理電流需求，放大器保持在有源模式，實現(xiàn)平滑過渡。當(dāng) (R{F}>2 k) 時，需要在 (R{F}) 上并聯(lián)一個小電容（20pF 至 50pF）來消除相位問題。

頻率響應(yīng)與過補償

• 頻率響應(yīng)：LT1028 在閉環(huán)增益大于 +2 或 -1 時穩(wěn)定。在單位增益緩沖應(yīng)用中，需要注意反饋網(wǎng)絡(luò)和輸入電容的影響，通過合理設(shè)計可以保證穩(wěn)定性。
• 過補償：LT1028/LT1128 配備了頻率過補償端子（引腳 5），在引腳 5 和輸出之間連接一個電容可以降低噪聲帶寬，并提高容性負(fù)載處理能力。

典型應(yīng)用電路

應(yīng)變計信號調(diào)理器

利用 LT1028/LT1128 對 350Ω 電橋輸出的微弱信號進(jìn)行低噪聲放大和調(diào)理，其噪聲貢獻(xiàn)相對于電橋噪聲可忽略不計。

低噪聲電壓調(diào)節(jié)器

為系統(tǒng)提供穩(wěn)定的低噪聲電源輸出，通過合理的電路設(shè)計，實現(xiàn)對電壓的精確調(diào)節(jié)。

并聯(lián)放大器以降低電壓噪聲

將多個 LT1028 并聯(lián)使用，可以有效降低電壓噪聲，提高系統(tǒng)的噪聲性能。

唱機前置放大器

在音頻系統(tǒng)中，對唱機信號進(jìn)行低噪聲放大，還原出高品質(zhì)的音頻信號。

低噪聲寬帶儀器放大器

實現(xiàn)對輸入信號的高增益、寬帶寬放大，同時保持低噪聲特性。

陀螺儀拾取放大器

對陀螺儀輸出的微弱信號進(jìn)行放大，滿足陀螺儀信號處理的要求。

超低失真可變正弦波振蕩器

產(chǎn)生低失真的正弦波信號，適用于對信號質(zhì)量要求較高的應(yīng)用。

斬波穩(wěn)定放大器

通過斬波技術(shù)，進(jìn)一步降低放大器的失調(diào)電壓和漂移，提高穩(wěn)定性。

封裝信息

LT1028/LT1128 提供多種封裝形式，包括 8 引腳的 TO - 5 金屬罐（H 封裝）、8 引腳 PDIP（N 封裝）、8 引腳塑料小外形（S8 封裝）和 16 引腳塑料小外形（S 封裝）等。不同的封裝適用于不同的應(yīng)用場景和安裝要求。

總結(jié)

LT1028/LT1128 運算放大器以其卓越的噪聲性能、高速特性和豐富的應(yīng)用場景，為電子工程師提供了一個強大的設(shè)計工具。在實際應(yīng)用中，工程師需要根據(jù)具體的需求，合理選擇源電阻、優(yōu)化電路設(shè)計，充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢。同時，在使用過程中要注意噪聲測試、失調(diào)電壓調(diào)整和溫度穩(wěn)定性等問題，確保設(shè)計的可靠性和穩(wěn)定性。你在實際設(shè)計中是否使用過類似的運算放大器？遇到過哪些問題和挑戰(zhàn)呢？歡迎在評論區(qū)分享你的經(jīng)驗和見解。