LT1993-4：900MHz低失真、低噪声差分放大器/ADC驱动器的卓越之选

在电子设计领域，对于高性能差分放大器和ADC驱动器的需求始终存在。今天我们要详细探讨的LT1993 - 4，就是一款在DC至900MHz应用中表现出色的低失真、低噪声差分放大器/ADC驱动器。

文件下载：LT1993-4.pdf

1. 产品特性亮点

1.1 带宽与增益

• 带宽：拥有900MHz的 - 3dB带宽，能够满足高频应用的需求。
• 增益：固定增益为4V/V（12dB），且与负载电阻 (R_{LOAD}) 无关，为信号处理提供了稳定的增益。

1.2 失真与噪声性能

• 低失真：在不同频率和输入信号幅度下，都展现出了优秀的失真特性。例如，在70MHz、(2V{p - p}) 输入时，OIP3为40dBm，HD3为 - 73dBc；在10MHz、(2V{P - P}) 输入时，OIP3为51dBm，HD3为 - 94dBc。
• 低噪声：在70MHz时，噪声系数NF为14.5dB，输入参考噪声电压密度 (e_{n}=2.35nV/sqrt{Hz})，有效降低了系统噪声。

1.3 输入输出特性

• 差分输入输出：支持差分输入和输出，增强了信号的抗干扰能力。
• 额外滤波输出：内置175MHz差分低通滤波器，并提供额外的滤波输出（+OUTFILTERED， - OUTFILTERED），可减少外部滤波组件。
• 可调输出共模电压：通过VOCM引脚可轻松设置输出共模电压，在许多应用中无需输出变压器或交流耦合电容。
• 工作模式灵活：支持直流或交流耦合操作，适用于不同的应用场景。
• 所需支持电路少：设计简单，仅需最少的支持电路，降低了设计复杂度。
• 封装小巧：采用0.75mm高的16引脚3×3 QFN封装，节省了电路板空间。

2. 应用领域广泛

2.1 差分ADC驱动

可用于成像通信领域的差分ADC驱动，为高速12位和14位ADC提供低噪声、低失真的驱动信号。

2.2 信号转换

实现单端到差分、差分 to 单端的转换，以及电平转换功能。

2.3 其他应用

还可用于IF采样接收器、SAW滤波器接口/缓冲等应用。

3. 电气特性详解

3.1 直流电气特性

• 输入输出特性：如增益在差分输出（+OUT， - OUT）、(V_{IN}=pm0.4V) 时，为11.9 - 12.4dB；输入电压范围（MIN）为0.5V等。
• 共模电压控制：VOCM引脚可调节输出共模电压范围，最小为1.2 - 1.4V，最大为3.6 - 3.4V，输出共模偏移电压在 - 30 - 30mV之间。
• 使能引脚：使能输入低电压和高电压分别有相应的要求，使能时消耗电流典型值为100mA，禁用时为250µA。

3.2 交流电气特性

• 频率响应： - 3dB带宽可达900MHz，不同频率下的增益平坦度和信号响应特性表现良好。
• 噪声和谐波性能：在不同频率信号下，二次/三次谐波失真和三阶互调失真都处于较低水平，输出三阶截点和噪声系数也有不错的表现。

4. 典型性能特性

4.1 频率响应相关

通过一系列图表展示了不同负载电阻和电容下的频率响应曲线，帮助工程师了解在不同条件下的增益变化情况。例如，在不同 (R{LOAD}) 和 (C{LOAD}) 时，未滤波输出和滤波输出的频率响应特性有所不同。

4.2 失真特性

展示了失真与频率、输出幅度、输出共模电压等因素的关系曲线。如在不同频率下，HD2和HD3的失真情况随输出幅度和共模电压的变化。

4.3 其他特性

还包括输入输出阻抗、反射系数、PSRR、CMRR等性能与频率的关系曲线，以及小信号和大信号瞬态响应、过驱动恢复时间等特性曲线。

5. 引脚功能与应用信息

5.1 引脚功能

• 电源引脚：(V{CCA})、(V{CCB})、(V{CCC}) 为正电源引脚，(V{EEA})、(V{EEB})、(V{EEC}) 为负电源引脚，使用时需注意电源旁路电容的配置。
• 输入输出引脚：+INA、+INB、 - INA、 - INB为输入引脚，+OUT、 - OUT为未滤波输出引脚，+OUTFILTERED、 - OUTFILTERED为滤波输出引脚。
• 使能引脚：ENABLE引脚用于控制芯片的工作状态，低电平使能，高电平禁用。
• 共模电压引脚：(V_{OCM}) 引脚用于设置输出共模电压。

5.2 应用信息

5.2.1 输入阻抗与匹配网络

• 差分输入时阻抗为100Ω，单端输入时为75Ω。对于单端50Ω应用，可使用150Ω的并联匹配电阻接地实现输入匹配；对于差分输入，有多种匹配方式可供选择。

  5.2.2 单端到差分转换

  由于内部拓扑结构的优势，单端输入时的性能与差分输入相当，能有效避免传统拓扑结构中因共模放大器带来的性能限制。

  5.2.3 驱动ADC

  可直接与高速ADC接口，其未滤波和滤波输出都能轻松驱动差分ADC的高阻抗输入。使用滤波输出时，还可根据具体应用调整滤波器的截止频率和类型。

  5.2.4 输出滤波应用

  内部的低通滤波器带宽为175MHz，可通过添加外部电阻或电容来调整滤波器的带宽，实现低通、带通等不同滤波功能。

  5.2.5 输出共模调整

  通过 (V_{OCM}) 引脚可设置输出共模电压范围为1.1V至3.6V，为了获得最佳失真性能，电压应在1.8V至2.6V之间。在与不同电源电压的ADC接口时，需要注意电压的匹配和调整。

6. 典型应用电路

提供了DC800A演示板的原理图和测试电路，方便工程师进行产品的评估和测试。该演示板可接受单端输入并产生单端输出，使用标准实验室测试设备即可对LT1993 - 4进行评估。

7. 总结与思考

LT1993 - 4凭借其丰富的特性、广泛的应用领域和优秀的性能表现，成为了电子工程师在高频、低失真、低噪声应用中的理想选择。在实际设计中，我们需要根据具体的应用需求，合理选择输入输出方式、匹配网络和滤波配置，以充分发挥该芯片的优势。同时，通过参考典型应用电路和性能特性曲线，能够更高效地完成电路设计和调试工作。大家在使用LT1993 - 4的过程中，是否也遇到过一些独特的设计挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。