OPA683：带禁用功能的超低功耗电流反馈运算放大器详解
OPA683是一款专为高精度应用设计的超低功耗电流反馈运算放大器，广泛应用于高频信号处理、数据采集系统、通信设备和医疗仪器等领域。该放大器不仅具备出色的性能指标，还集成了禁用功能，可在非工作状态下显著降低功耗，非常适合便携式和电池供电设备。
操作建议
优化带宽的电阻配置
电流反馈运算放大器如OPA683，其带宽性能可通过调整外部电阻值进行优化。由于电流反馈架构中反相输入阻抗对环路增益具有显著影响，因此在低功耗设计中，带宽变化通常更为明显。图2展示了电流反馈放大器的简化分析模型。
该模型的关键参数包括：
- α：从非反相输入到反相输入的缓冲增益
- RI：缓冲器输出阻抗
- iERR：反馈误差电流信号
- Z(s)：从iERR到VO的频率相关开环跨阻抗增益
图1：直流耦合，G=+2V/V，双极电源，规格与测试电路
图2：电流反馈传递函数分析电路
缓冲器增益通常接近1.00，在常规分析中常被忽略。但其对差分放大器配置的共模抑制比（CMRR）有决定性影响。对于α < 1.00的情况，CMRR = –20·log(1 – α)。OPA683采用的闭环输入级缓冲器具有接近1.00的增益，因此其CMRR性能优于以往的电流反馈放大器。根据电气特性表，60dB的典型CMRR表明其缓冲增益为0.9990。
缓冲器输出阻抗RI在带宽控制公式中扮演关键角色。OPA683通过输入缓冲级的环路增益，将RI降低至约4.5Ω。在极低功率条件下，RI的显著下降有助于在更高的增益下扩展带宽。
电流反馈放大器通过检测转换节点的误差电流（不同于电压反馈放大器中的差分电压误差）进行工作，并通过内部的频率相关跨阻抗增益Z(s)将该误差传递至输出端。典型特征展示了Z(s)的开环跨阻抗响应，其形态与电压反馈放大器的开环电压增益曲线相似。通过对图2电路的传递函数进行推导，得到公式1如下：
该公式以环路增益的形式表达，分母部分表示非无限开环增益的误差。若Z(s)在所有频率范围内为无限大，则公式1分母趋近于1，从而实现分子中理想信号增益。公式1的分母决定了频率响应特性，而公式2则描述了环路增益：
若在开环跨阻抗图上绘制20·log(RF + NG·RI)，则两曲线之间的差值即为在该频率下的环路增益。当Z(s)下降至等于公式2的分母时，环路增益降至1（曲线相交）。该交点标志着放大器闭环频率响应开始衰减的位置，其原理与电压反馈放大器中噪声增益等于开环电压增益的频率相同。区别在于，公式2中的总阻抗可与信号增益（NG）在一定程度上独立控制。
OPA683在RF = 1.2kΩ时，在±5V电源下提供最优的频率响应；在单+5V供电时，RF建议为1.4kΩ。通常，在电流反馈放大器中，可以通过调节反馈电阻来维持带宽。CFBplus架构的采用降低了反相输入阻抗的贡献，从而在无需调整反馈电阻的情况下，实现了更高的增益带宽。典型特性展示了在固定反馈电阻下，小信号带宽与增益之间的关系。
在极高增益下，缓冲器输出阻抗中的二次效应可能导致频率响应出现峰值。若需要维持平坦的频率响应，可通过将反馈电阻提升至更高值进行调节。图3展示了经验确定的反馈电阻与增益在-3dB带宽内的关系，以确保峰值响应小于0.5dB。建议在增益为+2时使用较低的RF，以获得超过250MHz的带宽。
图3：带宽和射频优化与增益的关系
图4：优化射频的小信号频率响应