LT1128：超低噪声精密高速运算放大器的卓越之选

LT1028/LT1128：超低噪声精密高速运算放大器的卓越之选

在电子工程师的设计世界里，运算放大器是不可或缺的基础元件。而今天要给大家介绍的 LT1028/LT1128 运算放大器，以其出色的噪声性能和高速特性，在众多应用场景中脱颖而出。

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产品概述

LT1028（增益 -1 稳定）和 LT1128（增益 +1 稳定）运算放大器实现了噪声性能的新标准。在 1kHz 时噪声低至 0.85nV/√Hz，10Hz 时为 1.0nV/√Hz。这种超低噪声与出色的高速规格（LT1028 增益带宽积为 75MHz，LT1128 为 20MHz）、无失真输出以及真正的精密参数（0.1µV/°C 漂移、10µV 失调电压、3000 万电压增益）相结合。尽管 LT1028/LT1128 输入级的集电极电流接近 1mA 以实现低电压噪声，但输入偏置电流仅为 25nA。

主要特性

噪声性能

• 电压噪声：在 1kHz 时，典型值为 0.85nV/√Hz，最大值为 1.1nV/√Hz；在 10Hz 时，典型值为 1.0nV/√Hz。0.1Hz 至 10Hz 的峰 - 峰值噪声典型值为 35nV。这种低电压噪声使得它在对噪声要求极高的应用中表现出色。
• 电流噪声：在 10Hz 时，典型值为 4.7pA/√Hz；在 1kHz 时，典型值为 1.0pA/√Hz。虽然电流噪声比大多数单片运算放大器高，但通过合理设计源电阻，可以实现低噪声性能。

其他性能参数

• 增益带宽积：LT1028 最小为 50MHz，LT1128 最小为 13MHz，能够满足高速信号处理的需求。
• 压摆率：LT1028 最小为 11V/µs，LT1128 最小为 5V/µs，保证了快速的信号响应。
• 失调电压：最大值为 40µV，温度漂移最大值为 0.8µV/°C，具有良好的稳定性。
• 电压增益：最小值为 700 万，提供了高增益放大能力。

应用领域

LT1028/LT1128 适用于多种对噪声和性能要求较高的应用场景，包括但不限于：

• 低噪声频率合成器：为频率合成提供低噪声的信号放大，确保频率的准确性和稳定性。
• 高品质音频：在音频放大器中，其低噪声特性能够还原出更加纯净的声音。
• 红外探测器：对微弱的红外信号进行低噪声放大，提高探测器的灵敏度。
• 加速度计和陀螺仪放大器：满足对传感器信号的高精度放大需求。
• 350Ω 电桥信号调理：有效处理电桥输出的微弱信号。
• 磁搜索线圈放大器：用于检测微弱的磁场信号。
• 水听器放大器：在水下声学检测中，提供低噪声的信号放大。

噪声分析与应用注意事项

电压噪声与电流噪声的关系

为了实现真正的低噪声性能，需要理解电压噪声（(e{n})）、电流噪声（(I{n})）和电阻噪声（(r_{n})）之间的相互作用。LT1028/LT1128 的电压噪声小于 1nV/√Hz，比之前的产品（如 LT1007/1037）低三倍。但由于其输入晶体管的集电极电流接近 1mA，电流噪声比大多数单片运算放大器高。

总噪声与源电阻的关系

运算放大器的总输入参考噪声由公式 (e{t}=left[e{n}^{2}+r{n}^{2}+left(I{n} R{e q}right)^{2}right]^{1 / 2}) 给出，其中 (R{eq}) 是两个输入的总等效源电阻，(r{n}=sqrt{4 k T R{e q}}=0.13 sqrt{R_{eq}})（在 25°C 时，单位为 nV/√Hz）。

• 当源电阻非常低（(R_{eq}<40 Omega)）时，电压噪声占主导。
• 随着 (R_{eq}) 增加，电阻噪声成为最大项。
• 当 (R{eq}) 进一步增加时，电流噪声变得重要。在 1kHz 时，当 (R{eq}) 超过 20k 时，电流噪声分量大于电阻噪声。

不同源电阻下的最佳运放选择

源电阻（Ω）	低频（10Hz）最佳运放	宽带（1kHz）最佳运放
0 至 400	LT1028/LT1128	LT1028/LT1128
400 至 4k	LT1007/1037	LT1028/LT1128
4k 至 40k	LT1001	LT1007/LT1037
40k 至 500k	LT1012	LT1001
500k 至 5M	LT1012 或 LT1055	LT1012
>5M	LT1055	LT1055

噪声测试

• 电压噪声测试：可以使用 Quan Tech 噪声分析仪 Model 5173 或等效的噪声测试仪准确测量 RMS 电压噪声密度。测量 0.1Hz 至 10Hz 的峰 - 峰值噪声时，需要注意预热设备、屏蔽气流和避免设备附近的突然运动等特殊测试预防措施。
• 电流噪声测试：电流噪声密度（(I_{n})）可以通过特定的公式和测试电路进行测量。
• 100% 噪声测试：1kHz 的电压和电流噪声在自动测试中进行 100% 测试，10Hz 电压噪声密度进行抽样测试，10Hz 电流噪声可以从 1kHz 的 100% 测试中推断。

应用信息

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，无需移除外部调零组件。此外，在移除外部补偿组件后，还可以适配 5534 插座。

失调电压调整

LT1028/LT1128 的输入失调电压及其温度漂移在晶圆测试时已永久调整到较低水平。如果需要进一步调整 (Vos)，使用 1k 调零电位器不会降低温度漂移。调整到非零值会产生 (VOS/300)µV/°C 的漂移，1k 电位器的调整范围约为 ±1.1mV。

失调电压和漂移

在设计中，要注意热偶效应，通过最小化气流、缩短封装引脚、使两个输入引脚靠近并保持相同温度等措施，避免热偶效应超过放大器的固有漂移。

单位增益缓冲应用（仅 LT1128）

当 (R{F} ≤100 Omega) 且输入由快速大信号脉冲（>1V）驱动时，输出波形会出现特殊情况。当 (R{F} ≥500 Omega) 时，输出能够处理电流需求，放大器保持在有源模式，实现平滑过渡。当 (R{F}>2 k) 时，需要在 (R{F}) 上并联一个小电容（20pF 至 50pF）来消除相位问题。

频率响应与过补偿

• 频率响应：LT1028 在闭环增益大于 +2 或 -1 时稳定。在单位增益缓冲应用中，需要注意反馈网络和输入电容的影响，通过合理设计可以保证稳定性。
• 过补偿：LT1028/LT1128 配备了频率过补偿端子（引脚 5），在引脚 5 和输出之间连接一个电容可以降低噪声带宽，并提高容性负载处理能力。

典型应用电路

应变计信号调理器

利用 LT1028/LT1128 对 350Ω 电桥输出的微弱信号进行低噪声放大和调理，其噪声贡献相对于电桥噪声可忽略不计。

低噪声电压调节器

为系统提供稳定的低噪声电源输出，通过合理的电路设计，实现对电压的精确调节。

并联放大器以降低电压噪声

将多个 LT1028 并联使用，可以有效降低电压噪声，提高系统的噪声性能。

唱机前置放大器

在音频系统中，对唱机信号进行低噪声放大，还原出高品质的音频信号。

低噪声宽带仪器放大器

实现对输入信号的高增益、宽带宽放大，同时保持低噪声特性。

陀螺仪拾取放大器

对陀螺仪输出的微弱信号进行放大，满足陀螺仪信号处理的要求。

超低失真可变正弦波振荡器

产生低失真的正弦波信号，适用于对信号质量要求较高的应用。

斩波稳定放大器

通过斩波技术，进一步降低放大器的失调电压和漂移，提高稳定性。

封装信息

LT1028/LT1128 提供多种封装形式，包括 8 引脚的 TO - 5 金属罐（H 封装）、8 引脚 PDIP（N 封装）、8 引脚塑料小外形（S8 封装）和 16 引脚塑料小外形（S 封装）等。不同的封装适用于不同的应用场景和安装要求。

总结

LT1028/LT1128 运算放大器以其卓越的噪声性能、高速特性和丰富的应用场景，为电子工程师提供了一个强大的设计工具。在实际应用中，工程师需要根据具体的需求，合理选择源电阻、优化电路设计，充分发挥其性能优势。同时，在使用过程中要注意噪声测试、失调电压调整和温度稳定性等问题，确保设计的可靠性和稳定性。你在实际设计中是否使用过类似的运算放大器？遇到过哪些问题和挑战呢？欢迎在评论区分享你的经验和见解。