高性能模拟前端中的运算放大器设计

　　高速转换系统，尤其是电信领域的转换系统，允许模数转换器（ADC）输入信号为AC耦合信号（通过利用变压器、电容器或两者的组合）。但对于测试和测量行业而言，前端设计并非如此简单，这是因为除提供AC耦合能力之外，该应用领域通常要求输入信号与DC耦合。设计可提供良好脉冲响应和低失真性能（≥500MHz的DC频率）的有源前端充满挑战。本文就适用于高速数据采集的高性能ADC使用的模拟前端提供几种设计思想和建议。

　　使用差分放大器是将高频模拟信号与ADC的输入相连的首选方法。因此，需要选择的第一个器件就是差分输出运算放大器。选择这类器件时，主要有两个考虑因素：增益带宽积和从外部电压设置运算放大器的共模输出电压的能力。这是因为驱动ADC输入的信号放大器将共模输出电压（VCMO）设置在最适合的ADC范围内是很重要的。如果不能满足这些条件，ADC的性能会随着放大器的VCMO和ADC的最佳输入共模电压间不一致程度的增加而大幅降低。

　　宽带差分运算放大器的主要劣势在于其增益通常都很有限，且其增益级别也许在内部已经预设。根据应用的不同，可能需要为设计添加前置放大器，从而满足必须的增益要求。

　　至于前置放大器应该采用宽带运算放大器，以满足ADC的预期输入频率。对于采样速率高达1GSPS的系统而言，这等于要求过采样系统具有高达500MHz的输入带宽。

　　对于与大增益（如AV=10）一起工作并能保持这样大的带宽的运算放大器而言，其等同于5GHz增益带宽积（GBW）。由于该架构固有的频响和增益之间的直接折中，大多数的电压反馈放大器都不能满足该要求。然而，电流反馈放大器在这些参数中保持较好的关系，因为其性能通常由运算放大器电路内的反馈电阻值决定。运算放大器LMH6703非常适于在增益设置为1～10的高带宽下工作。该器件可与所选的差分放大器一起使用，从而在高带宽系统（如示波器和数据采集卡）中提供额外的增益要求。该放大器的频响见图１。