光ディスク・ドライブ用クワッド12MHz、145ns - リニアテクノロジー

LT1311
LT1311
光ディスク・ドライブ用クワッド
12MHz、
145nsセトリング
高精度電流−電圧コンバータ
特長
概要
■
■
■
■
■
■
■
■
■
■
4つの完全な電流−電圧コンバータ
14ピン小型パッケージ
高精度利得：20mV/µA（±4%）
低オフセット誤差：250nA（MAX）
低オフセット・ドリフト：2.5nA/℃（MAX）
高速セトリング：2Vステップで0.1%に145ns
広いバンド幅：12MHz
低ノイズ：5pA/ Hz
低静止電流：11mA（MAX）
広い電源範囲：±2V∼±18Vまたは4V∼36V
LT®1311は、フォトダイオード増幅の厳しい要求条件を
満たすために設計されたクワッド電流−電圧コンバータ
です。電流−電圧変換への新しいアプローチにより、外
部でのDCトリムやAC周波数補償なしで、優れたDCお
よびAC性能を提供します。LT1311は、複数のフォトダ
イオード電流を電圧に変換したり、汎用のマッチングさ
れた反転アンプ・アプリケーションに最適です。
LT1311には、4つの電流帰還アンプが内蔵されており、
それぞれ20kΩの帰還抵抗を備えています。4つの信号電
流を電圧に変換するのに必要な外付け部品は、電源バイ
パス・コンデンサだけです。規定された値の入力キャパ
シタンスだけで動作する電圧帰還に基づく電流−電圧コ
ンバータと異なり、電流帰還LT1311は最大50pFまでの
入力キャパシタンスならクリーンに整定します。最も要
求の厳しいアプリケーションでのみ、LT1311をフォト
ダイオードの近くに実装する必要があります。
アプリケーション
■
■
■
光ディスク・ドライブ
フォトダイオード・アンプ
フォーカスおよびトラッキング加算アンプ
カラー・スキャナ
RGBアンプ
選択可能な利得アンプ
マッチングされた反転アンプ
、LTC、LTはリニアテクノロジー社の登録商標です。
U
TYPICAL APPLICATION
Transient Response
Photo Diode Current-to-Voltage Converter
VCC
10V
1 IN A
0.1µF
2
3 IN B
OUT A
–
+
+
–
14
CIN = 1pF
13
OUT B
12
CIN = 20pF
5V
4 BIAS
5 IN C
11
LT1311
–
+
OUT C
CIN = 50pF
10
6
9
7 IN D
+
–
OUT D
INPUT = 100µA STEP
VS = ±5V
8
1311 TA01
2-34
1311 TA02
LT1311
U
PACKAGE/ORDER INFORMATION
U
W W
V –)
W
to
............................. 36V
Input Current ..................................................... ±15mA
Output Short-Circuit Duration (Note 1) ........ Continuous
Operating Temperature Range ............... – 40°C to 85°C
Specified Temperature Range ...................... 0°C to 70°C
Junction Temperature .......................................... 150°C
Storage Temperature Range ................. – 65°C to 150°C
Lead Temperature (Soldering, 10 sec).................. 300°C
W
Total Supply Voltage (V +
U
ABSOLUTE MAXIMUM RATINGS
TOP VIEW
IN A 1
14 OUT A
–
13 V – (AB)
+
NC 2
+
IN B 3
ORDER PART
NUMBER
LT1311CS
12 OUT B
–
11 NC
BIAS 4
–
V–
IN C 5
+
(CD) 6
+
10 OUT C
9 V+
–
8 OUT D
IN D 7
S PACKAGE
14-LEAD PLASTIC SO
TJMAX = 150°C, θJA = 160°C/ W
Consult factory for Industrial and Military grade parts.
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
SYMBOL
VOS
∆VOS /∆T
PARAMETER
Current to Voltage Gain
Current to Voltage Gain Drift
Current to Voltage Gain Mismatch
Input Offset Voltage
Input Offset Voltage Drift
Output Offset Voltage
VS = 10V, VBIAS = 5V, TA = 25°C, unless otherwise noted.
CONDITIONS
VOUT = 2V to 8V, RL = 2k to 5V
in
en
PSRR
VOUT
IOUT
IS
SR
Bias Voltage Range
Bias Rejection Ratio
Bias Input Resistance
Bias Input Capacitance
Power Supply Rejection Ratio
Minimum Supply Voltage
Voltage Gain
Maximum Output Voltage Swing
Output Impedance
Maximum Output Current
Supply Current
Slew Rate
MIN
19.2
●
Between Amplifiers (∆G/20k) × 100%
With Respect to VBIAS
●
With Respect to VBIAS
VS = ±15V, VBIAS = 0V
●
●
Output Offset Voltage Drift
Output Offset Voltage Mismatch
Bias Input Current
Output Noise Voltage Density
Input Noise Current Density
Input Noise Voltage Density
Input Impedance
●
(A + B) – (C + D)
Between Amplifiers
Pin 4
f = 1kHz
f = 1kHz
f = 1kHz, AV = 40dB
∆VOS /∆IIN, DC, ∆VOUT = 2V to 8V (IIN = ±150µA)
∆VOS /∆IIN, f = 10MHz
●
●
●
∆VOUT/∆VBIAS, VBIAS = 2V to 8V
VBIAS = 2V to 8V
f = 100kHz
VS = ±2V to ±15V, VBIAS = 0V
VBIAS = 2V
∆VOUT/∆VOS, VOUT = 2V to 8V, RL = 2k to 5V
Output High, No Load, IIN = – 250µA
Output High, ISOURCE = 10mA, IIN = – 250µA
Output Low, No Load, IIN = 250µA
Output Low, ISINK = 10mA, IIN = 250µA
IOUT = 0mA, f = 10MHz
IIN = ±200µA, VOUT = 5V
IIN = 0
IIN = ±150µA, VOUT at 3V, 7V
±2
±5
100
5
4.5
0.2
400
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
●
V – + 2V
55
250
90
4
10
8.8
8.5
●
●
●
●
TYP
20
– 70
0.1
±150
±1
±1.5
±3
±10
±30
MAX
20.8
1.0
±500
±5
±10
±50
±80
±4
±20
2
V + – 2V
64
500
18
103
100
9.0
8.8
1.0
1.2
60
±55
7
80
1.2
1.5
11
UNITS
mV/µA
ppm/°C
%
µV
µV/°C
mV
mV
µV/°C
µV/°C
mV
µA
nV/√Hz
pA/√Hz
nV/√Hz
Ω
Ω
V
dB
kΩ
pF
dB
V
V/mV
V
V
V
V
Ω
mA
mA
V/µs
2-35
LT1311
ELECTRICAL CHARACTERISTICS
SYMBOL
PARAMETER
BW
tr, tf
Small-Signal Bandwidth
Full Power Bandwidth
Rise Time, Fall Time
OS
tS
Overshoot
Settling Time
THD
Total Harmonic Distortion
Crosstalk
VS = 10V, VBIAS = 5V, TA = 25°C, unless otherwise noted.
CONDITIONS
MIN
TYP
VOUT = 2.5VP-P, RIN = 20k
10% to 90%, VOUT = 6VP-P, RIN = 20k
10% to 90%, VOUT = 100mVP-P, RIN = 20k
VOUT = 100mVP-P, RIN = 20k
∆VOUT = 2V, 0.1%, RIN = 20k
VS = ±15V, ∆VOUT = 10V, 0.1%, RIN = 20k
VOUT = 2VRMS, 20Hz to 20kHz, RIN = 20k
VOUT = 3V to 7V, RL = 2k to 5V, f = 100Hz,
3 Channels Driven
The ● denotes specifications which apply over the full specified
temperature range of 0°C to 70°C.
MAX
UNITS
12
10
65
35
0
145
210
0.004
110
MHz
MHz
ns
ns
%
ns
ns
%
dB
Note 1: A heat sink may be required depending on the power supply
voltage and the number of amplifiers that are shorted.
U W
TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS
Bias Voltage Range vs
Temperature
Supply Current vs Supply Voltage
V+
11
TA = 125°C
V+ –1
BIAS VOLTAGE RANGE (V)
10
9
TA = 25°C
8
7
6
V+
OUTPUT SATURATION VOLTAGE (V)
12
SUPPLY CURRENT (mA)
Output Saturation Voltage
vs Load Current
TA = –55°C
5
4
+ –2
V
V – +2
V – +1
V –1
V
–55°C
+ –2
V – +2
–55°C
V – +1
3
125°C
V–
–50 –25
2
0
5
10 15 20 25 30
TOTAL SUPPLY VOLTAGE (V)
35
40
50
25
75
0
TEMPERATURE (°C)
100
V–
0.01
125
Output Impedance vs Frequency
20
100
VS = ±15V
RIN = ∞
–3dB BANDWIDTH (MHz)
VS = ±15V
IIN = 750µA
60
VS = ± 5V
IIN = 250µA
OUTPUT IMPEDANCE (Ω)
18
80
50
10
1311 G03
–3dB Bandwidth vs
Load Resistance
90
70
25°C
0.1
1
LOAD CURRENT (mA)
1311 G02
1311 G01
Short-Circuit Current
vs Temperature
SHORT-CIRCUIT CURRENT (mA)
25°C
125°C
+
16
VS = ±5V
14
12
10
40
8
30
–50 –25
6
100
10
VS = ±5V
1
VS = ±15V
0.1
RIN = 100k
50
25
75
0
TEMPERATURE (°C)
100
125
1311 G04
2-36
1k
LOAD RESISTANCE (Ω)
10k
1131 G05
0.01
1k
10k
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
10M
1311 G06
LT1311
U W
TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS
10
0.1%
1mV
300
2
0
–2
10mV
–4
240
VS = ±5V
VOUT = 2V STEP
RIN = 100k
RL = 1k
1mV
0.1%
220
250
200
150
–6
190
180
170
200
300
500
400
10
30
40
20
INPUT CAPACITANCE (pF)
0
VS = ±5V
RL = 2k
50
AV = 1
AV = 100
AV = 0.2
AV = 10
AV = 100, RIN = 200Ω
30
20
–8
135
–9
90
–10
45
–11
0
AV = 10, RIN = 2k
10
0
PHASE SHIFT (DEG)
40
180
GAIN (dB)
70
AV = 1, RIN = 20k
–10
CIN = 50pF
–12
CIN = 5pF
TOTAL HARMONIC DISTORTION (%)
50
NEGATIVE
POSITIVE
10
–10
10k
–14
10M
1311 G13
CL = 0pF
–17
1M
10M
FREQUENCY (Hz)
40M
–18
100k
1M
10M
FREQUENCY (Hz)
1311 G12
Noise Spectrum
0.01
VS = ±15V
VOUT = 6.5VRMS
AV = –1
VS = ±5V
VOUT = 2VRMS
AV = –1
10
40M
13
0.001
100k
1M
FREQUENCY (Hz)
CL = 50pF
–16
CIN = 0pF
0.1
70
CL = 100pF
–13
Total Harmonic Distortion
vs Frequency
VS = ±5V
AV = 1
RL = ∞
CL = 200pF
–12
1311 G11
Power Supply Rejection Ratio
vs Frequency
90
CL = 500pF
–15
CIN = 1pF
1311 G10
30
CIN = 10pF
–14
–18
100k
40M
–11
CIN = 20pF
–13
VS = ±5V
RIN = 100k
RL = 2k
–9
–17
1M
10M
FREQUENCY (Hz)
Frequency Response for Various
Capacitive Loads
–8
–16
AV = 0.2, RIN = 100k
–30
100k
1000
1311 G09
VS = ±5V
RIN = 100k
RL = 2k
–15
–10
–20
10
100
CAPACITIVE LOAD (pF)
1
1311 G08
Frequency Response for
Various Input Capacitance
Gain and Phase vs Frequency
60
140
50
GAIN (dB)
100
VOLTAGE NOISE DENSITY (nV/√Hz)
CURRENT NOISE DENSITY (pA/√Hz)
0
1311 G07
GAIN (dB)
200
150
100
SETTLING TIME (ns)
POWER SUPPLY REJECTION RATIO (dB)
210
160
–8
–10
VS = ±5V
VOUT = 2V STEP
RIN = 100k
RL = 1k
230
SETTLING TIME (ns)
10mV
4
SETTLING TIME (ns)
OUTPUT STEP (V)
6
350
VS = ±15V
RIN = 20k
RL = 1k
AV = –1
8
0.1% Settling Time vs
Capacitive Load
0.1% Settling Time vs
Input Capacitance
Settling Time to 0.1%, 1mV,10mV
vs Output Step
100
10k
1k
FREQUENCY (Hz)
100k
1311 G14
12
11
10
9
8
in
7
6
en
5
4
3
10
100
1k
FREQUENCY (Hz)
10k
1311 G15
2-37
LT1311
U W
TYPICAL PERFORMANCE CHARACTERISTICS
Small-Signal Response
Large-Signal Response
VS = ±5V
AV = –1
RL = 2k
VS = ±15V
AV = –1
RL = 2k
1311 G16
1311 G17
W
W
SI PLIFIED SCHE ATIC
VCC
R1
1k
R2
2k
Q3
Q1
R3
2k
Q4
R4
2k
Q5
R5
1k
R6
4.5k
R9
1.5k
Q23
R10
1.5k
Q24
Q6
Q28
Q25
Q29
C1
5pF
Q26
Q33
Q27
Q17
Q32
Q18
+
IBIAS
PTAT
BIAS
Q19
R22
10Ω
CC
2pF
RFB
20k
OUT
IN
Q20
R23
10Ω
Q21
Q42
Q22
Q39
Q35
Q36
Q44
C2
5pF
Q40
Q13
Q12
Q14
Q15
Q41
Q16
Q37
R11
1k
R12
2k
R13
2k
R14
2k
R15
1k
R16
4.5k
Q38
R19
1.5k
R20
1.5k
VEE
1311 SS
2-38
LT1311
アプリケーション情報
概要
LT1311には、4個の同一電流帰還アンプが内蔵されてお
り、それぞれの非反転入力はまとめてピン4に接続され
ています。外部バイアス電圧がこのピンに印加される
と、各アンプの静止出力電圧が設定されます。各アンプ
には、出力と反転入力の間に20kΩの帰還抵抗がありま
す。これらのアンプは14ピンSO（スモール・アウトライ
ン）パッケージに収容されており、4つすべての反転入力
が一方の側、出力が他方の側に配置されています。チャ
ネル・セパレーションを向上させるために、どの入力
（あるいは出力）も隣接するピンには割り当てられていま
せん。
LT1311の帰還抵抗は、電流−電圧利得を設定するよう
ウェハ・ソート時にレザートリミングされています。利
得は 20mV/µAに設定されており、温度変化は標準で
−70ppm/℃です。4つのアンプの利得マッチングは、10
倍向上しています。入力オフセット電圧とバイアス電流
もトリミングされています。このトリミングによって
も、結果として生ずる出力オフセット・ドリフトが最小
限に抑えられています。詳細な回路情報については、リ
ニアテクノロジー・マガジンの1995年5月号（Volume 5、
Number 2）を参照してください。
電源電圧
LT1311は単一電源または両電源での動作が可能です。
全電源電圧は、4V以上36V未満でなければなりません。
ピン4には、負電源電圧＋2Vからの正電源電圧−2Vまで
の任意のバイアス電圧を印加できます。出力はいずれの
電源からも1V以内に振幅できます。
LT1311は、5Vのバイアス電圧を印加し単一10Vで動作
させながらトリミングされています。これはグランドへ
のバイアスを印加した±5V電源と同じです。2.5Vのバ
イアス電圧を印加した単一5V電源動作でも、非常に近
い性能が得られます。±15Vで動作させると、バンド幅
とオフセットがわずかに増えます（電気的表と特性曲線
を参照）。
電源とバイアス電圧ピンをバイパスするのは、特別な注
意は必要ありません。正確なセトリングを得るには、
パッケージの1∼2インチ以内に0.1µFコンデンサを配置
すれば十分です。
入力特性
LT1311の入力は低インピーダンスの加算ノードです。
LT1311の電流帰還アンプの開ループ入力インピーダン
スはわずか数百Ωであるため、閉ループ応答は入力の浮
遊容量にはほとんど無関係です。これは、特定の入力
キャパシタンスに合わせてセットアップしなければなら
ない電圧帰還アンプに対する大きな利点です。特性曲線
で示すとおり、LT1311は0pF∼50pFのどの入力キャパシ
タンスでもクリーンに整定します。LT1311を使用し
て、フォトダイオード電流を信号電圧に変換するとき
は、LT1311をダイオードの近くに配置する必要はあり
ません。
出力特性
LT1311の出力はコンプリメンタリ・エミッタ・フォロ
ワです。出力は無負荷時には電源の1V以内に振幅し、
1.2Vで10mAを供給します。出力は短絡保護されてお
り、55mAに電流制限されます。
電圧利得アプリケーション
外部入力抵抗を接続してLT1311を使用し反転電圧利得
アンプを構成すると、バンド幅は10以下の利得でほぼ一
定しています。高い利得では、バンド幅は約250MHzの
利得バンド幅積で制限されます。詳細については特性曲
線を参照してください。
バンド幅は、入力抵抗に並列の浮遊容量によっても影響
を受けます。並列浮遊容量がゼロになりバンド幅を縮小
します。これは特に、利得が1未満になる大きな入力抵
抗の場合に顕著です。たとえば、1本の100kΩ入力抵抗
によって、14MHzのバンド幅が得られますが、2本の
50kΩ抵抗を直列に接続した場合、バンド幅は10MHzに
しかなりません。
過負荷回復
1つ以上の出力をレール電圧にドライブしても、他のア
ンプには影響ありません。しかし、レール電圧に達した
出力はグリッチを発生し、回復するのに1∼2µsを要しま
す。電源電流は各アンプがレール電圧にドライブされて
いる間に2mA∼3mAに増加します。
2-39
LT1311
U
TYPICAL APPLICATIONS
Basic Optical System Focus and Tracking Signal Generation
8pF
1 IN A
VCC
10V
0.1µF
–
+
2
+
–
3 IN B
5V
4 BIAS
5 IN C
OUT A
14
V – (AB)
13
OUT B
12
LT1311
–
+
OUT C
2k
11
2k
10
2k
5V
+
–
7 IN D
OUT D
VCC
10V
–
TRACKING
SIGNAL
(A + B) – (C + D)
1/2 LT1215
2k
6 V – (CD)
VCC
2k
2k
+
2k
9
8
2k
2k
+
2k
WORST-CASE OUTPUT DRIFT IS 120µV/°C
BANDWIDTH IS 7MHz
0.1% SETTLING IS LESS THAN 250ns
FOCUS
SIGNAL
(A + C) – (B + D)
1/2 LT1215
–
2k
2k
8pF
1311 TA04
Wide Common-Mode Range Instrumentation Amplifier
100k
–IN
1
TRIM
FOR CMRR
20k
14
3
12
R2
2k
5
100k
+IN
7
10
OUT
R2′
2k
8
VS = ±5V VCM = ±18V
VS = ±15V VCM = ±68V
BW = 5MHz, AV = 20k/R2 = 10
1131 TA03
RELATED PARTS
PART NUMBER
DESCRIPTION
COMMENTS
LT1113
Dual Low Noise, Precision, JFET Input Op Amp
Lowest Voltage Noise FET Op Amp
LT1169
Dual Low Noise, Picoampere Bias Current,
JFET Input Op Amp
5pA Input Bias Current
LT1213/LT1214
28MHz, 12V/µs, Single Supply, Dual and Quad
Precision Op Amps
Highest Bandwidth, Precision Single Supply Op Amps
LT1215/LT1216
23MHz, 50V/µs Single Supply, Dual and Quad
Precision Op Amps
Fastest Settling, Precision Single Supply Op Amps
LT1222
Low Noise, Very High Speed Op Amp
External Compensation and Output Clamping
2-40

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