快速、低噪声的 JFET 放大器在整个温度范围内都很稳定

出处:维库电子市场网 发布于:2023-02-14 17:26:06

    虽然 JFET 是用于低成本高输入阻抗放大器的出色器件,但它们确实存在与温度相关的增益漂移。这个问题可以通过在 -55 o C 至 125 o C 温度范围内将漏极电流设置为零漂移工作点来改善。

    图 1   J310 和 J309 JFET (OnSemi) 随温度变化的跨导曲线系列
    已针对此设计理念电路测试了各种 JFET:Sony 2SK152-2、Interfet IFN152 和 Siliconix/Vishay/OnSemi J309,因为它们具有高增益和大约 100pA 的低栅极漏电流。这些 JFET 非常适合 1MO 至 1GO 输入阻抗放大器设计。该电路工作在 100MHz 以上。

    图 2  非常宽的温度范围、增益稳定的快速 JFET 高阻抗放大器
    电路优点之一 来自其较大的工作温度范围(JFET为 -55 o C 至 125 o C)。IC1 可以保持在室温下,例如通过几英尺的 PTFE 同轴电缆连接,以实现温度隔离。因此,JFET 可以安装在非常凉爽的环境中以实现噪声,这是设计的主要目标。
    JFET Q1 的输入信号被馈送到其栅极,该栅极通过 R3 偏置到地(在电流源输入的情况下该值可能较低)。
    JFET 的源极通过基于 IC1 的反相电流电压级进行偏置。对于大多数 JFET ,控制静态 V GS的V ref设置在 0V 和 3V 之间,以将漏极电流设置在零漂移中点,这也为输入信号提供了大动态范围。通过调整V ref,我们可以使Q1的工作电流在7mA-10mA左右,接近零漂移点。必须单独分析每个 JFET 的工作电流才能正确设置。对于 2SK152-2,在我测试的 1,000 个 JFET 中发现它为 7.5mA ±1mA。
    IC1是一个快速CFA(电流反馈放大器):Analog Devices的±12V至±15V的AD812和±5V的AD8009已成功使用。反馈电阻R2可选500Ω~5kΩ,与100pF的C1并联,避免振荡和过冲。请记住,由于偏置输入级,放大器的输出具有电压偏移,因此适合交流或脉冲信号。使用适当的 R2/C1 组合,10ns 至 100ns 的上升时间是可行的。CFA 在 2-10 的增益范围内运行,由电阻器 R2 设置; 在更高的增益下,放大器开始振荡。
    R1 提供测试输出以测量通过 JFET 的电流。它还可生成可直接连接到示波器的快速 50Ω 输出。与输入信号相比,两个输出信号都是反相的——通常为 ±100mV。对于直流偏置信号,可在栅极前使用约 1nF-10nF 的耦合电容。


关键词:数字信号

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