[参考译文] JFE2140：JFE2140

您好，Neo，

JFE2140在许多参数中似乎都更好。 但是，与 LSK389 (2.4nV/SQRT (Hz)与1.5nV/SQRT (Hz)相比，2mA 下的10Hz 噪声电压衰减看起来更差。 我希望这是排版吗？

此外，JFE2140没有指定最大噪声电压密度。 LSK389可以。 对于许多用户来说，这将是一个严重的劣势。

凯

Neo 您好，

我将对您提到的设备进行比较，并在星期一回顾之后再与您进行比较。  

此致，

克里斯·费瑟斯通

具有4pF 输入电容和2.8/SQRT (Hz)频率为10 Hz 的线性系统 LSK489似乎与 JFE2140竞争。 你可以确认吗？

你好，恩里科，

是的，LSK489的输入电容比 LSK389低，但噪声也更大。

所有这些 JFET 都是最先进的，仅在输入电容和噪声之间的细微调节方面有所不同。 正如 Chris 已经提到的，JFET 越大，输入电容越高，噪声越低，反之亦然。

例如，在 EEG 放大器输入阶段，超低输入电容是必要的，以实现充分的共模抑制，并结合在这种应用中通常可以看到的高度变化的触点电阻。 超低输入电容 JFET 显示超低噪声，有助于避免成本高昂且组件耗用的案例代码设计。 在某些应用中，另一个可能需要具有超低输入电容的 JFET 的影响是由输入电容调制产生的失真。

凯

你好，凯，真的非常感谢。

我在 Mouser 上看到 ，东帝汶国际部队提供了许多超低容量类型，但噪声在10 Hz 时超过8nV/√Hz，而且成本超过€30。 然而，目前东帝汶国际部队没有 像 LSK489 (1.8nV/√Hz 和4pF)那样低亲吻和噪声的同等型号，而 TI JFE2140 在 2.4nV/√Hz 和13 pF 下也没有太大帮助。  

随着产品上市到目前为止，您个人会选择哪种双路 JFET 用于音频？

尊敬的克里斯和凯，非常感谢您的评论。

关于在前置功放中使用低噪声，低 Ciss 双 JFET 的问题， 在 LSK489的一份应用注释中，工程师 Bob Cordell 说道：“对 LSK389规格的检查表明输入电容超过20 pF。 如果源阻抗高，这将导致互调失真，因为电路的输入信号频率会增加。
这是因为 JFET 接点电容是非线性[...] LSK489的输入电容低得多，只有4 pF，这意味着它将在输入信号频率上升时保持其高输入阻抗。 更重要的是，使用低电容 LSK489将产生一个比使用 LSK389的电路更不容易受到调制失真的影响。”

克里斯和凯，我完全同意你关于10赫兹的噪音，我不注意它。 相反，正是我考虑到的“Ciss”值，正如科德尔所说的，它越高，输入信号越差。

通过使用数据表，我获得了一个表，其中包含了目前市场上可用的双 JFET 的最低电容和噪声参数：

为了从头开始研究一个毫米前置放大器，我很想选择 SMPU430，因为它的 Ciss 值较低(4 pF)，但 JFE2140更方便，它的成本是它的八倍...

此致，
Enrico Borsetti

恩里科，

Bob 在输入电容和失真方面是正确的。 我认为宽带噪音更是令人担忧的问题。 SMPU430的输入电容可能较低，但音频频频谱中的宽带噪音可能较高。 这是我们要考虑的主要问题。 噪音与失真。 顺便说一句，桌子很漂亮！

此致，

克里斯·费瑟斯通  

您好，
感谢您的快速回复和观察宽带噪音的建议。

埃尔诺·鲍尔布利在其文章“JFET：新的前沿”中，推广了 Cascode 配置以减少 Ciss。 Chris，你怎么看？ 案例代码是否有助于 JFE26140的宽带和 Ciss？ 在时间允许的情况下，在不久的将来，如果 TI 实验室有可用的设备，您是否可以用您的仪器对其进行验证，并与我们分享 Cascode 结果？
非常感谢您的合作。

此致，
恩里科

恩里科，

我们可以进行测量。 请留几周时间。 我们将把它放在我们的队列中。  

此致，

克里斯·费瑟斯通

Ciao Enrico，

“MM”是指记录播放器的移动磁体拾取，对吗？

凯

正确！

嗨，Chris，这真是个好消息！

关于降低 Ciss 的 Cascode 电路，在左图中，Bob Cordell 进行了全 JFET 配置，在右侧图14B 中的 Erno Borbely 也是如此。 他们说要避免 BJT，因为他们会产生“射声噪音”。
克里斯，你对此有何看法？ 晶体管会使信号降级多少？  

恩里科，

由于双极器件中偏置电流(IB)的幅度和性质较大，因此存在射噪。 如果我们看一下双极基座中的偏置电流相对于 FET 栅格中的偏置电流的相对放大率，我们可以观察到两个 µA Ω 电流与股到皮波电流之间的幅度差的顺序。  

正向偏压二极管通过电荷进入 A 电势屏障而产生射噪，这包括由于 BJT 中的集电流而产生的射噪。

声噪是基电流的函数：

所有这些都可以说，是的，BJT 设备中存在声波，可以通过提供的配置避免这种情况。 BJT 比具有更高跨导性和输出阻抗的 FET 具有优势，因此可提供更高的内在增益，上述权衡是更大的 IB 和射声噪音。

此致，

克里斯·费瑟斯通

恩里科，

我还有一些其他的折衷方案可以考虑在我的申请报告中进行讨论，这些方案可以在这里找到：

https://www.ti.com/lit/an/slpa018/slpa018.pdf?ts=1647456777219&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.ti.com%252Fproduct%252FJFE150

我忘了说，音频电路中的音频噪音将作为爆米花等流行音乐出现。 然而，这种声音的听声程度将取决于所做的设计决策和信噪比。 如果您在 BJT 阶段之前提供了大量增益，则 One 可以设计出一个电路，使射声噪音听不到。 降低信噪比的不良设计决策将产生相反的影响，并可能导致发出的噪音被听到。  

此致，

克里斯·费瑟斯通

你好，恩里科，

我将在此加入此主题-  

感谢您提供这些信息，我看到了 Bob Cordell 的文章，但没有看到 Erno Borbely 的文章。  我想补充的一点是，单是“个案编码”(我认为“个案编码”非常普遍)并不会降低 CISS 的级别，而是必须在与上述类似的配置中使用。  这些电路的关键在于，此案例代码配置会强制输入 JFET 上的恒定 VGD，从而有效地消除 CRSS (或 CGD)电容。  我认为这是以牺牲整编提供的输出阻抗的整体改进为代价的，但这可能是微不足道的，具体取决于配置。

关于射噪，这是与流入 BJT 基座的电流相关的噪声，通常是运算放大器中“电流噪声”的主导因素。  这种情况的影响是使用大源电阻(即输出阻抗非常高的传感器)。  电流噪声会转换为电压噪声，阻抗更高，因此，它肯定会导致高阻抗电路出现噪音问题。  这是 JFET 的主要优势，也是为什么它们经常被使用。

JFE2140有一个图形，显示了总噪声与“输入门电阻”-请注意，当前噪声*输入电阻绝不是 JFET 的主要因素。  如果您要创建一个具有通用 bjt 的类似图形，“电流噪声*输入电阻”将在1kOhm 至10kOhm 电阻后占主导地位，从而导致总噪声高得多。

我尝试了下面的图解，以帮助解释：

请告诉我这是否有帮助。

此致，
迈克

你好，恩里科，

这是我最初为 EEG 放大器做的一些模拟。 我对它们进行了修改，以用于移动磁铁放大。 您可以轻松地将 JFE2140放入 simu 中：

e2e.ti.com/.../eeg_5F00_lsk489_5F00_phase.TSC

e2e.ti.com/.../eeg_5F00_lsk489_5F00_phase_5F00_1.TSC

凯

非常感谢 Chris 提供的宝贵信息以及“JFE150超低噪声前置放大器”应用程序的链接，非常出色。

欢迎来到这个主题，迈克！ 感谢您提供 BJT 与 JFET 图表和其他信息。 Borbely 的文章可在此处找到： www.interfet.com/.../audio-electronics-jfet-new-frontier1-2.pdf

关于存在的各种噪音，时间前，我在阅读道格拉斯自己的《小信号音频设计》一书时感到头痛。 关于这一主题，有几十页。

Chris，一个问题：据我所知，TI，AD，LT 和其他公司尚未生产这款产品，这款用于音频使用的运算放大器由 JFET 100%组成。 有几颗小宝石，如 LMH6629，EL2125，LT1028等，它们有内部晶体管和 JFET，但它们并非完全由 JFET 制成。
这是什么原因？
制作此类“全 JFET”音频运算放大器有哪些限制？
我从未找到一篇解释原因的文章。

展望未来，
恩里科

亲爱的凯，太棒了！
非常感谢您的原理图和模拟。 我有 Proteus 8.13，但我还无法模拟使用 LSK489 + JFE2140的电路，因为这两个 Spice 模型在这个日期尚未添加到库中(我不知道他们是否会添加它们...)。
您使用什么组件(是1)来实现2mA 电流下沉？ 波尔布利在其原理图(1990年代)中使用了现已过时的 Vishay J511，穆萨尔和其他人不再将其包含在其目录中。

伙计们，我对你们出色而迅速的合作感到惊讶！ 非常感谢大家。
恩里科  

恩里科，

好问题。 我们有 JFET 前端设备，如 OPA164x 系列。 明天我将与我的设计团队讨论您的问题。  

此致，

克里斯·费瑟斯通

你好，恩里科，

与+/-15V 电源电压相比，MM 拾取的输入信号非常小(几 mV)，因此您可以轻松地用简单的电阻器替换电流源。 在我的模拟中，8k04电阻器可以。 当然，如果输入信号非常小，则模拟在使用简单电阻而不是电流源时不会显示任何负面影响。

据认为，JFET 的优点是，它们没有发出令人厌恶的爆米花噪音，一些 BJT 有时会受到这种噪音的影响。 尽管如此，一些光电效应管在输入端具有 JFET，但仍会发出爆米花噪音。 据说，这种噪音来自 BJT 形成的输入阶段的恒定电流源。

我认为，由于您不计划大规模生产，您可以轻松选择 BJT，或者选择球场，并且只能尽可能避免 BJT 受到爆米花噪音和其他噪音的影响。

凯

非常感谢 Kai 的消息。 我想知道8k04电阻器是否对小信号放大产生了反作用，因为对于该值，在1000 Hz 频率下，RMS 噪声为0.359791 UV，噪声级别为-128.879 dBV (使用在线“热噪声计算器”进行计算)。 也许是出于这一原因，鲍尔布利避开了电阻器，并将 J511放置在其位置。 缺点是相当于 J511的电流调节二极管需要7欧元！

谢谢，
恩里科

你好，恩里科，

简单图像没有显示任何相关的变化：

唯一的缺点，如果是，可能是由于 JFET 的制造公差，电阻器必须为每个电路校准2mA 电流。 但在你的情况下，这不会起到任何作用，对吗？

不要误解我的意思，如果输入信号要大得多，简单的电阻器(而不是电流源)将不再起作用，如上所示。

凯

电阻器最多可以使用哪些输入值来代替 J511？

恩里科，

我们有一份由我的 Burr Brown 导师和同事创建的培训 PDF 文件。 本文介绍了双极放大器，CMOS 放大器和 JFET 放大器之间的一些取舍。   

https://training.ti.com/sites/default/files/docs/Op%20Amp%20Tech%20Overview_0.pdf

最后，不同拓扑之间有一个很好的总结。需要注意的一点是，JFET 需要负 Vgs 来调节源通道的漏电，从而确定当前 ID。 这是设计输入后后续阶段的一个挑战，因为 BJT 在设计上可以更轻松地发挥作用或更好。 更好的是，BJT 阶段可以提供更高的增益。 JFET 提供了高输入阻抗和低噪声的独特组合，非常适合输入级，在设计中使用双极级之前，将信号提升到高 SNR。 有许多权衡需要考虑。  

以下是我们的一位高级工程师撰写的另一份应用报告，其中讨论了输入阶段拓扑之间的权衡。  

https://www.ti.com/lit/an/sboa355/sboa355.pdf?ts=1647544907847&ref_url=https%253A%252F%252Fwww.google.com%252F 

此致，

克里斯·费瑟斯通

你好，恩里科，

在以下模拟中，模拟电路的输入电容。 我用1mVpeak 刺激但不同的直流输入电压来完成此操作，以显示输入电容如何随着输入电压变化。 在第一个数字中，直流输入电压从-1V 增加到+1V。 第二个值为-100mV 到+100mV。 在左侧，电路显示理想的2mA 恒定电流源，在右侧显示简单的8k04电阻器：

e2e.ti.com/.../enrico_5F00_lsk489.TSC

您可以清楚地看到，输入电容的变化越大，输入信号的振幅就越大。 您可以看到，带有简单电阻器的电路显示了更宽的输入电容变化。 因此，您可以看到，一个简单的电阻器与理想的恒定电流源的作用并不完全相同。 但这种影响在这里只是微不足道的。

此模拟表明，在低输入电平应用中，恒定电流源通常可以被简单的电阻器取代，特别是当电源电压与电路中的电压一样高时。 但在高输入级应用中，恒定电流源在第一阶段绝对有意义。

顺便提一下，在集成式 OPAMP 中，第一阶段几乎总是能看到恒定电流源，因为电路必须能够在不同的电源电压下正常运行。

凯

Kai，这些图表太棒了，非常感谢你们所做的一切！

非常感谢。

尊敬的克里斯：

如何获得 jfe2140的香料模型在 Proteus 中进行仿真？

感谢你的回复。

恩里科，

你可以下载 PSpice 模型，我找到了一种在线导入模型的方法。 参见下文。 另外，我们还免费提供 TINA-TI 和 PSpice for TI。  

此致，

克里斯·费瑟斯通