LT1028/LT1128：超低噪聲精密高速運算放大器的卓越之選

在電子工程師的設計世界里，運算放大器是不可或缺的基礎元件。而今天要給大家介紹的 LT1028/LT1128 運算放大器，以其出色的噪聲性能和高速特性，在眾多應用場景中脫穎而出。

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產品概述

LT1028（增益 -1 穩定）和 LT1128（增益 +1 穩定）運算放大器實現了噪聲性能的新標準。在 1kHz 時噪聲低至 0.85nV/√Hz，10Hz 時為 1.0nV/√Hz。這種超低噪聲與出色的高速規格（LT1028 增益帶寬積為 75MHz，LT1128 為 20MHz）、無失真輸出以及真正的精密參數（0.1μV/°C 漂移、10μV 失調電壓、3000 萬電壓增益）相結合。盡管 LT1028/LT1128 輸入級的集電極電流接近 1mA 以實現低電壓噪聲，但輸入偏置電流僅為 25nA。

主要特性

噪聲性能

• 電壓噪聲：在 1kHz 時，典型值為 0.85nV/√Hz，最大值為 1.1nV/√Hz；在 10Hz 時，典型值為 1.0nV/√Hz。0.1Hz 至 10Hz 的峰 - 峰值噪聲典型值為 35nV。這種低電壓噪聲使得它在對噪聲要求極高的應用中表現出色。
• 電流噪聲：在 10Hz 時，典型值為 4.7pA/√Hz；在 1kHz 時，典型值為 1.0pA/√Hz。雖然電流噪聲比大多數單片運算放大器高，但通過合理設計源電阻，可以實現低噪聲性能。

其他性能參數

• 增益帶寬積：LT1028 最小為 50MHz，LT1128 最小為 13MHz，能夠滿足高速信號處理的需求。
• 壓擺率：LT1028 最小為 11V/μs，LT1128 最小為 5V/μs，保證了快速的信號響應。
• 失調電壓：最大值為 40μV，溫度漂移最大值為 0.8μV/°C，具有良好的穩定性。
• 電壓增益：最小值為 700 萬，提供了高增益放大能力。

應用領域

LT1028/LT1128 適用于多種對噪聲和性能要求較高的應用場景，包括但不限于：

• 低噪聲頻率合成器：為頻率合成提供低噪聲的信號放大，確保頻率的準確性和穩定性。
• 高品質音頻：在音頻放大器中，其低噪聲特性能夠還原出更加純凈的聲音。
• 紅外探測器：對微弱的紅外信號進行低噪聲放大，提高探測器的靈敏度。
• 加速度計和陀螺儀放大器：滿足對傳感器信號的高精度放大需求。
• 350Ω 電橋信號調理：有效處理電橋輸出的微弱信號。
• 磁搜索線圈放大器：用于檢測微弱的磁場信號。
• 水聽器放大器：在水下聲學檢測中，提供低噪聲的信號放大。

噪聲分析與應用注意事項

電壓噪聲與電流噪聲的關系

為了實現真正的低噪聲性能，需要理解電壓噪聲（(e{n})）、電流噪聲（(I{n})）和電阻噪聲（(r_{n})）之間的相互作用。LT1028/LT1128 的電壓噪聲小于 1nV/√Hz，比之前的產品（如 LT1007/1037）低三倍。但由于其輸入晶體管的集電極電流接近 1mA，電流噪聲比大多數單片運算放大器高。

總噪聲與源電阻的關系

運算放大器的總輸入參考噪聲由公式 (e{t}=left[e{n}^{2}+r{n}^{2}+left(I{n} R{e q}right)^{2}right]^{1 / 2}) 給出，其中 (R{eq}) 是兩個輸入的總等效源電阻，(r{n}=sqrt{4 k T R{e q}}=0.13 sqrt{R_{eq}})（在 25°C 時，單位為 nV/√Hz）。

• 當源電阻非常低（(R_{eq}<40 Omega)）時，電壓噪聲占主導。
• 隨著 (R_{eq}) 增加，電阻噪聲成為最大項。
• 當 (R{eq}) 進一步增加時，電流噪聲變得重要。在 1kHz 時，當 (R{eq}) 超過 20k 時，電流噪聲分量大于電阻噪聲。

不同源電阻下的最佳運放選擇

噪聲測試

• 電壓噪聲測試：可以使用 Quan Tech 噪聲分析儀 Model 5173 或等效的噪聲測試儀準確測量 RMS 電壓噪聲密度。測量 0.1Hz 至 10Hz 的峰 - 峰值噪聲時，需要注意預熱設備、屏蔽氣流和避免設備附近的突然運動等特殊測試預防措施。
• 電流噪聲測試：電流噪聲密度（(I_{n})）可以通過特定的公式和測試電路進行測量。
• 100% 噪聲測試：1kHz 的電壓和電流噪聲在自動測試中進行 100% 測試，10Hz 電壓噪聲密度進行抽樣測試，10Hz 電流噪聲可以從 1kHz 的 100% 測試中推斷。

應用信息

通用插入兼容性

LT1028/LT1128 系列器件可以直接插入 OP - 07、OP - 27、OP - 37、LT1007 和 LT1037 的插座中，無需移除外部調零組件。此外，在移除外部補償組件后，還可以適配 5534 插座。

失調電壓調整

LT1028/LT1128 的輸入失調電壓及其溫度漂移在晶圓測試時已永久調整到較低水平。如果需要進一步調整 (Vos)，使用 1k 調零電位器不會降低溫度漂移。調整到非零值會產生 (VOS/300)μV/°C 的漂移，1k 電位器的調整范圍約為 ±1.1mV。

失調電壓和漂移

在設計中，要注意熱偶效應，通過最小化氣流、縮短封裝引腳、使兩個輸入引腳靠近并保持相同溫度等措施，避免熱偶效應超過放大器的固有漂移。

單位增益緩沖應用（僅 LT1128）

當 (R{F} ≤100 Omega) 且輸入由快速大信號脈沖（>1V）驅動時，輸出波形會出現特殊情況。當 (R{F} ≥500 Omega) 時，輸出能夠處理電流需求，放大器保持在有源模式，實現平滑過渡。當 (R{F}>2 k) 時，需要在 (R{F}) 上并聯一個小電容（20pF 至 50pF）來消除相位問題。

頻率響應與過補償

• 頻率響應：LT1028 在閉環增益大于 +2 或 -1 時穩定。在單位增益緩沖應用中，需要注意反饋網絡和輸入電容的影響，通過合理設計可以保證穩定性。
• 過補償：LT1028/LT1128 配備了頻率過補償端子（引腳 5），在引腳 5 和輸出之間連接一個電容可以降低噪聲帶寬，并提高容性負載處理能力。

典型應用電路

應變計信號調理器

利用 LT1028/LT1128 對 350Ω 電橋輸出的微弱信號進行低噪聲放大和調理，其噪聲貢獻相對于電橋噪聲可忽略不計。

低噪聲電壓調節器

為系統提供穩定的低噪聲電源輸出，通過合理的電路設計，實現對電壓的精確調節。

并聯放大器以降低電壓噪聲

將多個 LT1028 并聯使用，可以有效降低電壓噪聲，提高系統的噪聲性能。

唱機前置放大器

在音頻系統中，對唱機信號進行低噪聲放大，還原出高品質的音頻信號。

低噪聲寬帶儀器放大器

實現對輸入信號的高增益、寬帶寬放大，同時保持低噪聲特性。

陀螺儀拾取放大器

對陀螺儀輸出的微弱信號進行放大，滿足陀螺儀信號處理的要求。

超低失真可變正弦波振蕩器

產生低失真的正弦波信號，適用于對信號質量要求較高的應用。

斬波穩定放大器

通過斬波技術，進一步降低放大器的失調電壓和漂移，提高穩定性。

封裝信息

LT1028/LT1128 提供多種封裝形式，包括 8 引腳的 TO - 5 金屬罐（H 封裝）、8 引腳 PDIP（N 封裝）、8 引腳塑料小外形（S8 封裝）和 16 引腳塑料小外形（S 封裝）等。不同的封裝適用于不同的應用場景和安裝要求。

總結

LT1028/LT1128 運算放大器以其卓越的噪聲性能、高速特性和豐富的應用場景，為電子工程師提供了一個強大的設計工具。在實際應用中，工程師需要根據具體的需求，合理選擇源電阻、優化電路設計，充分發揮其性能優勢。同時，在使用過程中要注意噪聲測試、失調電壓調整和溫度穩定性等問題，確保設計的可靠性和穩定性。你在實際設計中是否使用過類似的運算放大器？遇到過哪些問題和挑戰呢？歡迎在評論區分享你的經驗和見解。