【導(dǎo)讀】JFET放大器作為具有穩(wěn)定溫度特性的低成本、低噪聲、高輸入的阻抗放大器，仍然存在著增益漂移問題。要想改善這個(gè)難題，只要把溫度范圍控制在-55℃至125℃，把漏極電流設(shè)為零漂移工作點(diǎn)。本文就來詳解這款低噪聲、低成本、高輸入的JFET阻抗放大器。
圖1：J310與J309JFET的跨導(dǎo)溫度曲線特性(安森美)。
我們針對(duì)此電路測試了多種JFET：索尼的2SK152-2、Interfet的IFN152以及Siliconix/Vishay/OnSemi的J309，因?yàn)樗鼈兌季哂休^高的增益和大約100pA的低柵極漏電流。這些JFET特別適用于1MΩ至1GΩ輸入阻抗的放大器設(shè)計(jì)。這個(gè)電路可以輕松地工作到100MHz以上。
圖2：很寬溫度范圍、增益穩(wěn)定的快速JFET高阻抗放大器。
此電路的一個(gè)優(yōu)勢(shì)是工作溫度范圍很寬(采用JFET時(shí)可達(dá)-55℃至125℃)。IC1可以保持在室溫環(huán)境下，用比如數(shù)英尺長的PTFE同軸電纜連接進(jìn)行溫度隔離。這樣JFET就可以安裝在非常冷的環(huán)境中以便獲得最低的噪聲，而低噪聲是該設(shè)計(jì)的一個(gè)主要目標(biāo)。
JFETQ1的輸入信號(hào)饋送到通過R3偏置到地的柵極(在采用電流源輸入情況下這個(gè)R3可以選用較低的阻值)。
JFET的源極通過基于IC1的電流到電壓反相轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行偏置。對(duì)大多數(shù)JFET來說將控制靜態(tài)VGS的電壓Vref設(shè)置在0到3V之間，目的是使漏極電流位于零漂移中點(diǎn)，這樣能給輸入信號(hào)提供較大的動(dòng)態(tài)范圍。通過調(diào)整，可以將Q1的Vref工作電流調(diào)整到約7mA至10mA，接近于零漂移點(diǎn)。為了設(shè)置正確，必須單獨(dú)分析每個(gè)JFET的工作電流。比如對(duì)2SK152-2而言，我測試過的1000個(gè)JFET的工作電流都在7.5mA±1mA之內(nèi)。
IC1是一個(gè)快速的電流反饋放大器(CFA)：ADI公司±12V至±15V的AD812和±5V的AD8009都得到了成功使用。反饋電阻R2可以從500Ω至5kΩ，還要并聯(lián)一個(gè)100pF的電容C1，以避免發(fā)生振蕩和過沖。記住，放大器的輸出由于偏置輸出電路的原因有個(gè)電壓偏移，因此最適合交流或脈沖信號(hào)。在R2/C1組合正確的情況下，10ns至100ns的上升時(shí)間是可行的。電流反饋放大器支持的工作增益范圍是2到10，由電阻R2進(jìn)行設(shè)置，當(dāng)增益太高時(shí)，放大器容易振蕩。
R1提供了測試輸出，用于測量流過JFET的電流。它還能產(chǎn)生一個(gè)快速的50Ω輸出，可直接連接示波器。輸出信號(hào)與輸入相比都是反相的——典型值是±100mV。對(duì)于直流偏置信號(hào)來說，柵極前面可以用一個(gè)約1nf至10nF的耦合電容。
相關(guān)閱讀：
集錦：不容錯(cuò)過的放大器電路設(shè)計(jì)
技術(shù)支招：如何區(qū)別放大器與比較器？
判斷集成運(yùn)放性能的優(yōu)劣：正確選擇集成運(yùn)算放大器
