（文章來源：EEWORLD）

可用的亞皮安偏置電流運算放大器并不多。可堪使用的器件常常被稱為靜電計級放大器，偏置電流低至數十飛安。遺憾的是，這些靜電計放大器的低頻電壓噪聲（0.1Hz到10Hz）為幾微伏（峰峰值）。此外，其輸入失調電壓和失調溫度系數一般也不符合要求。其共模抑制比(CMRR)和開環增益不夠好，難以支持1 ppm線性度。最后，沒有一款靜電計能夠承受高電源電壓。

LTC6240系列提供0.25?pA偏置電流（典型值）和0.55μV p-p低頻噪聲。這對于輸入緩沖器來說已經足夠好了，但該器件僅支持最高12 V的電源。我們將不得不在放大器周圍添加電路以使其適應更高的電壓。

LTC6240由Vp（通過增益為+1的緩沖放大器保持輸出加5 V的值）和Vm（由另一個緩沖器驅動而保持輸出減5 V的值）供電。由于電源總是跟隨輸入信號（由LTC6240的輸出緩沖），因此理想情況下根本沒有共模輸入誤差。即使是平庸的CMRR也通過自舉提升至少30 dB。該30 dB值是由Vp和Vm緩沖器的有限增益精度導致的。

LTC6240的開環增益也得到類似的提升。當內部增益節點和電源軌之間存在晶體管輸出阻抗時，放大器電路會發生增益受限的情況。由于電源被自舉到輸出，所以很少有信號電流流過上述阻抗，而且開環增益的增加量與CMRR的提升量相似。但是，輸出負載仍可能會限制開環增益。

也許不那么明顯，但電路整體壓擺率也被自舉提高。通常，它受限于LTC6240內部靜態電流和以電源為基準的補償電容。當電源追隨輸入和輸出時，很少有動態電流流入這些電容，放大器不會進入有限壓擺率狀態。緩沖放大器最終會限制整體壓擺率。高壓電源Vhvp和Vhvm可能有干擾，但緩沖器輸出會在很大程度上抑制干擾，LTC6240的電源抑制比(PSRR)將大大增強。

請注意，1000 pF旁路電容必須與LTC6240電源引腳緊密連接。運算放大器有數十個內部晶體管，在該放大器中，晶體管的Ft量級為GHz。它們常常以反饋方式彼此連接，除非安裝了旁路電容，否則它們可能在高交流阻抗電源下發生振蕩。1000 pF足以消除這些振蕩。我們還希望電源旁路電容遠大于任何輸出負載電容，因為在高頻時，負載電容上的電壓轉換會導致電流流向電源軌，并可能調制電源電壓，通過PSRR反饋引起振蕩。因此，旁路電容會降低頻率下的電源調制，相當于降低從輸出到電源的反饋增益。

壓擺這些旁路電容會需要很大的電流，而且必須是雙向的。Q5和Q6是射極跟隨器，可以驅動旁路電容的壓擺電流。Q3和Q4是偏置二極管，用于設置Q5和Q6靜態電流。Q2為這些二極管和齊納二極管D1（實際上是并聯基準電壓源IC）提供偏置電流，D1設置相對于輸出的正電源電壓。Q2的集電極是一個電流鏡的輸出，該電流鏡由高壓軌之間的R9偏置。如果電源電壓不是恒定值，可以用兩個電流源代替R9。

Q7至Q12形成與之前所述相當的Vm減電源驅動器。請注意齊納電壓的不匹配是有意為之的：Vp比輸入/輸出高5V，Vm比輸入/輸出低3 V。這種不匹配使輸入電壓的中點位于LTC6240的電源限制輸入范圍以內，從而優化壓擺波形。

通常，LTC6240的電源電流會消耗Q5的發射極電流，并基本上關閉Q6，所以Vp緩沖器輸出阻抗大部分是R3。因此，電源反饋Vp路徑的帶寬約為1/ (2π × 100 Ω × 0.001 μF) = 1.6 MHz。這保證了在10 MHz及以上的頻率（此時LTC6240的開環相位向振蕩發展），Vp環路增益遠小于1。100Ω電阻還讓跟隨器Q5不必直接驅動1000 pF電容。發射極跟隨器會有輸出電感，可能與容性負載發生諧振，引起振鈴甚至振蕩。

設計自舉在1.6 MHz以上的頻率會失敗后，我們將看到整體電路的完美行為在頻率超出大約100 kHz時會降級。如果輸出不能完全跟隨輸入，自舉的好處將會打折扣。帶Cin的Rin將帶寬限制在100 kHz，這是ADC跟隨緩沖器的系統抗混疊濾波器的一部分，它還會衰減無線電干擾和不支持的壓擺率。

該電路必須能夠承受任何不受限制的壓擺輸入信號或ESD，因此Rin也用于限制輸入故障電流。電阻有四個串聯段，以便分擔輸入過驅，暫時承受1 kV的電壓。根據信號源和預期過載，可以減小輸入電阻。

LTC6240內部有保護二極管，可將輸入過壓電流引導至Vp或Vm。允許進入LTC6240輸入的最大故障電流為10 mA，但如果有周圍電路可以快速切斷輸入故障，則在短時間內可以增加該電流。該電路的預期應用中存在SPDT繼電器，當未通電時，其將緩沖器的輸入連接到÷10網絡。通電后，繼電器直接連接輸入。因此，當未通電時，緩沖器連接到遠大于10?kΩ的源阻抗，故障電壓和電流降低的幅度與10 mA連續額定值相當。應用的輸入范圍為±400 V，故障容差為±1000 V。這只有在有兩個比較器的情況下才能安全地實現，比較器檢測輸入過壓并快速釋放繼電器。
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